Universidade Federal de Alagoas
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento
RUBEM IZIDRO DA SILVA JÚNIOR
EVOLUÇÃO DA URBANIZAÇÃO E SEU EFEITO NO ESCOAMENTO
SUPERFICIAL NA BACIA DO RIACHO REGINALDO, MACEIÓ-AL
Maceió-AL
2009
RUBEM IZIDRO DA SILVA JÚNIOR
EVOLUÇÃO DA URBANIZAÇÃO E SEU EFEITO NO ESCOAMENTO
SUPERFICIAL NA BACIA DO RIACHO REGINALDO, MACEIÓ-AL
Dissertação apresentada como parte dos requisitos
para obtenção do título de Mestre em Recursos
Hídricos
e Saneamento
do
Programa de
Pós
Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento da
Universidade Federal de Alagoas
Orientador: Prof. Dr. Vladimir Caramori Borges de Souza
Co-orientador: Prof. Dr. Marllus Gustavo Ferreira Passos das Neves.
MACEIÓ-AL
2009
iv
AGRADECIMENTOS
Para que fosse completada a jornada que se iniciou em Março de 2005 foi necessária à
colaboração de muitas pessoas e a todas elas aqui vai o meu mais sincero agradecimento.
Meus agradecimentos especiais aos meus pais, irmão e irmã, meu cunhado e a meus
amigos que sempre me encorajaram nessa aventura.
Ao grupo que compõem o Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e
Saneamento – PPGRHS da Universidade Federal de Alagoas – UFAL, sobretudo ao meu
orientador técnico-científico o Profº Dr. Vladimir Caramori Borges de Souza por sua atenção
e, principalmente, paciência enquanto esclarecia minhas dúvidas sobre este trabalho, ao meu
co-orientador Profº Dr. Marllus Gustavo Ferreira Passos das Neves pela grande ajuda
ofertada, e ao meu outro “orientador emocional” o Prof. Dr. Valmir de Albuquerque Pedrosa,
que sempre elevou o ânimo nos momentos difíceis.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas – FAPEAL, pela concessão
da bolsa de mestrado, ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq pelo financiamento do projeto “CASADINHO – UFAL/UFMG/EESC-USP” através do
edital MCT/CNPq/CT-Hidro 14/2005 e à Prefeitura Municipal de Maceió, através de suas
Secretarias, pela disponibilização dos dados necessários.
E finalizando, aos amigos mestrandos, que sempre estavam por perto nas horas mais
difíceis.
v
RESUMO
O município de Maceió passou por um intenso processo de urbanização a partir da década de 1950,
saindo de uma população de 162.976 habitantes em 1950 para 797.759 habitantes no ano 2000, sendo
a população total essencialmente urbana. Os impactos sobre a drenagem urbana são evidentes, uma
vez que a impermeabilização do solo é conseqüência direta da urbanização. A bacia hidrográfica do
riacho do Reginaldo, localizada na área urbana da cidade de Maceió tem área de drenagem de 27 km2
e tem sofrido com problemas ligados ao escoamento das águas de chuva e com alagamentos freqüentes
em vários pontos. Recentemente tem sido observado um aumento na freqüência e na magnitude dos
alagamentos, uma vez que o escoamento superficial é ampliado pela impermeabilização do solo. Este
trabalho tem como objetivo geral identificar e caracterizar a evolução temporal da urbanização na
bacia do riacho Reginaldo e seus impactos sobre a geração de escoamento superficial. A evolução do
uso e ocupação dentro da bacia foi realizada a partir da estimativa do parâmetro CN do modelo SCS e
o impacto destas mudanças sobre o escoamento superficial foi avaliado através de simulações chuvavazão utilizando o modelo IPH-S1. Os dados que serviram de base para o trabalho foram obtidos
através de visitas a campo, de informações obtidas junto a órgãos públicos ligados à drenagem pluvial
e da utilização de três imagens aéreas das décadas de 1960 e 1980 e do ano de 2004, além da base
cartográfica do município do ano 2000. Foi verificado que a bacia passou por um intenso processo de
substituição da vegetação nativa, com importante ocupação da bacia a partir da foz em direção às
partes mais altas. Nas margens dos cursos d’água, a ocupação ocorre mesmo sobre a calha do curso
d’água principal.. A forma de ocupação dos lotes ocorreu sem nenhuma preocupação ligada ao ciclo
hidrológico, e o saneamento básico não chegou a algumas áreas da bacia, trazendo forte degradação
dos corpos hídricos. A estimativa do parâmetro CN para os cenários analisados mostrou importante
crescimento médio neste parâmetro, com conseqüência direta na geração de escoamento superficial.
As simulações chuva-vazão foram realizadas através do modelo IPH-S1, sendo verificado que a vazão
na foz do riacho Reginaldo passa de 32 m³/s na década de 60 para mais de 70 m³/s em 2004, para uma
chuva de projeto com tempo de retorno de 2 anos. As implicações diretas no escoamento superficial
são mais importantes em função dos padrões de urbanização observados na bacia (lotes pequenos,
impermeabilização total do lote) e das características físicas da bacia (encostas íngremes, solo
argiloso).
Palavras-chave: Bacias Hidrográficas – Maceió-AL, Riacho Reginaldo(AL), Escoamento Superficial,
Urbanização.
vi
ABSTRACT
The city of Maceió has gone through an intense urbanization process, changing from c.
163000 inhabitants in 1950 to c. 798 000 inhabitants in 2000. As a consequence of
urbanization, impacts on urban drainage are evident, due to soil impermeabilization.
Reginaldo creek watershed, which has a drainage area of 27 km², has been impaired by
stormwater drainage effects, characterized by frequent floods in several places. Recently, it
has been observed an increase in frequency and magnitude of floods, due to runoff
augmentation. This master thesis aims at identifying and characterizing Reginaldo creek
watershed’s urbanization temporal evolution and its impacts on runoff generation. Soil use
and occupancy evolution within the basin was assessed via the estimation of the CN
parameter applied in the SCS model and its impacts on runoff were assessed via rainfallrunoff simulation using the IPH-S1 model. Data were acquired in field trips, public
institutions related to stormwater drainage, aerial imagery from 1960, 1980 and 2004 and
from a city map. It was found that the basin has gone through an intensive process of native
vegetation elimination, with significant occupation of the basin lower areas, expanding to
upper areas. Occupation of riverbanks has occurred similarly to what occurs in its main. No
concern has been given to the water cycle, when selecting areas to occupy and there are still
areas without sewer systems, affecting water quality in streams. CN estimations resulted in a
significant increase, with direct consequences in runoff. The rainfall-runoff simulations with 2
years design storm showed that discharges increased from 32 m³ / s in the 1960 scenario to 70
m³ / s in 2004 scenario. Direct implications in the runoff are greater with existing urbanization
patterns (small lots and complete impermeabilization) and watershed’s physical
characteristics (steep slopes and clay soil).
Keywords: Watersheed – Maceió-AL, Reginaldos`s Stream, Runoff, Urbanization.
vii
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 1
2
A URBANIZAÇÃO E O ESCOAMENTO SUPERFICIAL ............................................................... 3
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.2
3.2.1
3.2.2
3.3
3.3.1
3.3.2
3.4
3.4.1
3.4.2
4
4.1
4.2
4.3
OS PROCESSOS HISTÓRICOS DE URBANIZAÇÃO ...................................................................................... 3
RELAÇÕES ENTRE A URBANIZAÇÃO E O ESCOAMENTO SUPERFICIAL.................................................... 10
MEDIDAS PARA CONTROLE DE INUNDAÇÕES E ALAGAMENTOS ........................................................... 20
MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................................................. 23
CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DA BACIA DO RIACHO DO REGINALDO ....................................................... 23
Delimitação da Bacia..................................................................................................................... 27
Relevo............................................................................................................................................ 28
Geologia ........................................................................................................................................ 30
Precipitação ................................................................................................................................... 31
Tempo de concentração ................................................................................................................. 33
SITUAÇÃO ATUAL DA BACIA ................................................................................................................ 36
Formas de uso e ocupação ............................................................................................................. 37
Infra-estrutura da região ................................................................................................................ 40
EVOLUÇÃO DO USO E OCUPAÇÃO PARA OS CENÁRIOS AVALIADOS ...................................................... 44
Cenários......................................................................................................................................... 45
Estimativa do parâmetro CN ......................................................................................................... 50
SIMULAÇÕES CHUVA - VAZÃO ............................................................................................................. 56
Modelo IPH-S1.............................................................................................................................. 56
Chuva de projeto............................................................................................................................ 58
RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................................................ 60
EVOLUÇÃO TEMPORAL DO USO E DA OCUPAÇÃO NA BACIA DO RIACHO REGINALDO ........................... 60
DENSIDADE DEMOGRÁFICA X PARÂMETRO CN .................................................................................. 63
SIMULAÇÕES CHUVA-VAZÃO .............................................................................................................. 65
5
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ........................................................................................... 73
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 76
viii
LISTA DE TABELAS
TABELA 2.1 POPULAÇÃO E CRESCIMENTO DE ALGUMAS CIDADES BRASILEIRAS (TUCCI, 2002)............................ 8
TABELA 2.2 COMPARAÇÃO DA CARGA DE POLUENTES ENTRE O ESGOTO DOMÉSTICO E AS ÁGUAS DE DRENAGEM
PLUVIAL (BOLLMAN, 2003)....................................................................................................................... 16
TABELA 2.3 VARIAÇÃO DOS PARÂMETROS CLIMÁTICOS DEVIDO À URBANIZAÇÃO (LANDBERG, APUD TUCCI,
2004) ............................................................................................................................................................ 17
TABELA 2.4 DESCRIÇÃO DAS MEDIDAS DE CONTROLE DE ENCHENTES.................................................................. 21
TABELA 3.1 DECLIVIDADES AO LONGO DO RIO PRINCIPAL DA BACIA.................................................................... 28
TABELA 3.2 CLASSIFICAÇÃO DAS FÓRMULAS QUE OBTIVERAM MELHOR DESEMPENHO NO TRABALHO DE SILVEIRA
(2005)........................................................................................................................................................... 34
TABELA 3.3 VALORES DE TC CORRIGIDOS ............................................................................................................ 36
TABELA 3.4 CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS PARA ESTIMATIVA DO PARÂMETRO SCS-CN (TUCCI, 2004) ................. 51
TABELA 3.5 VALORES DO PARÂMETRO CN PARA BACIAS RURAIS (TUCCI, 2004). .............................................. 51
TABELA 3.6 VALORES DO PARÂMETRO CN PARA BACIAS URBANAS (TUCCI, 2004)............................................ 52
TABELA 3.7 PARÂMETROS DE ENTRADA DO MODELO PARA REPRESENTAR O ESCOAMENTO EM RIOS .................... 57
TABELA 3.8 VALORES DE α. ................................................................................................................................. 58
TABELA 3.9 VALORES DE β. ................................................................................................................................. 59
TABELA 4.1 CN’S ENCONTRADOS PARA AS IMAGENS ANALISADAS ...................................................................... 60
TABELA 4.2 RESULTADOS OBTIDOS PARA O CENÁRIO DA DÉCADA DE 60 ............................................................. 67
TABELA 4.3 RESULTADOS OBTIDOS PARA O CENÁRIO DA DÉCADA DE 80 ............................................................. 68
TABELA 4.4 RESULTADOS OBTIDOS PARA O CENÁRIO NO ANO DE 2004................................................................ 68
TABELA 4.5 COMPARAÇÃO DO TEMPO E DA VAZÃO DAS SUB-BACIAS 10, 11, 12, 13, 14 E 15 PARA O TEMPO DE
RETORNO DE 2 ANOS ..................................................................................................................................... 70
ix
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 CANAL ENCONTRADO DURANTE AS ESCAVAÇÕES NA CIDADE DE MOHENJO-DARO (WEBSTER APUD
BURIAN & EDWARDS, 2002)..................................................................................................................... 4
FIGURA 2.2 CISTERNA LOCALIZADA NA CIDADE DE FERNO, ITÁLIA (BURIAN & EDWARDS, 2002) ................... 5
FIGURA 2.3 POPULAÇÃO URBANA E RURAL NO BRASIL: DE 1940 E 2000 (IBGE, 2009).......................................... 7
FIGURA 2.4 EVOLUÇÃO DO NÚMERO DE HABITANTES NA CIDADE DE MACEIÓ........................................................ 9
FIGURA 2.5 EVOLUÇÃO NA ÁREA URBANA DE MACEIÓ ENTRE 1982 E 1998 (PEDROSA, 2008)............................ 9
FIGURA 2.6 DENSIDADE DEMOGRÁFICA VERSUS ÁREA IMPERMEÁVEL (CAMPANA & TUCCI, 1999)................. 10
FIGURA 2.7 TENDÊNCIA GERAL DA RELAÇÃO ENTRE A TAXA DE OCUPAÇÃO E IMPERMEABILIZAÇÃO (TOI) E
DENSIDADE POPULACIONAL NA CIDADE DE SÃO CARLOS-SP (FONTES & BARBASSA, 2003).................. 11
FIGURA 2.8 EVOLUÇÃO DO HIDROGRAMA NO RIO TSURUMI, PARA DIFERENTES CENÁRIOS (YOSHIMOTO &
SUETSUGI APUD TUCCI & GENZ, 1995).................................................................................................. 12
FIGURA 2.9 EVOLUÇÃO DO TEMPO DE CONCENTRAÇÃO EM RELAÇÃO À ÁREA URBANIZADA NA BACIA DO RIO
TSURUMI (YOSHIMOTO & SUETSUGI APUD TUCCI & GENZ, 1995) .................................................... 12
FIGURA 2.10 EFEITO DA URBANIZAÇÃO E DA PORCENTAGEM DE ÁREA COM CONDUTOS SOBRE A VAZÃO MÁXIMA
(TUCCI, 2004) ............................................................................................................................................. 13
FIGURA 2.11 RELAÇÃO POPULAÇÃO E OCORRÊNCIA DE INUNDAÇÕES (RAMOS APUD TUCCI, 2002) ................. 14
FIGURA 2.12 PRODUÇÃO DE SEDIMENTOS EM FUNÇÃO DA ÁREA DE DRENAGEM (WOLLMAN ET AL., APUD
BOLMAN, 2003) ......................................................................................................................................... 16
FIGURA 2.13 PROCESSOS QUE OCORREM EM UMA ÁREA URBANA (TUCCI, 2004)................................................ 19
FIGURA 3.1 LOCALIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIACHO DO REGINALDO (PEDROSA, 2008) .............. 24
FIGURA 3.2 PRINCIPAIS AFLUENTES DO RIACHO REGINALDO ............................................................................... 26
FIGURA 3.3 DELIMITAÇÃO INICIAL (SENA ET AL. 2006)........................................................................................ 27
FIGURA 3.4 DELIMITAÇÃO UTILIZADA NO TRABALHO. ......................................................................................... 27
FIGURA 3.5 PERFIL DO CURSO D’ÁGUA PRINCIPAL COM LOCALIZAÇÃO DOS PONTOS DE ENTRADA DOS PRINCIPAIS
AFLUENTES ................................................................................................................................................... 29
FIGURA 3.6 PLUVIOMETRIA ANUAL, ESTAÇÃO 935056: 1990 A 2006 (ANA, 2007)............................................. 31
FIGURA 3.7 DISTRIBUIÇÃO SAZONAL DA PRECIPITAÇÃO MÉDIA – ESTAÇÃO 935056 (1990 A 2006) ..................... 32
FIGURA 3.8 PONTOS ONDE OS PLUVIOGRÁFOS DO PROJETO CASADINHO FORAM INSTALADOS. ............................ 33
FIGURA 3.9 ESTACIONAMENTO DE EMPREENDIMENTO COMERCIAL LOCALIZADO NA ÁREA DA BACIA: (A) ANTES
DA OCUPAÇÃO E (B) DEPOIS DA OCUPAÇÃO................................................................................................... 37
FIGURA 3.10 OCUPAÇÃO DOS LOTES EM BAIRROS DENTRO DA BACIA................................................................... 38
FIGURA 3.11 SUBSTITUIÇÃO DO SOLO NATURAL DA BACIA................................................................................... 39
FIGURA 3.12 RETIRADA DE SEDIMENTOS DO CANAL ............................................................................................. 40
FIGURA 3.13 OCUPAÇÃO DAS MARGENS DO RIACHO............................................................................................. 40
FIGURA 3.14 DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS LÍQUIDOS, SEM TRATAMENTO ALGUM, NO LEITO DO RIACHO .................. 41
FIGURA 3.15 ESGOTO DESPEJADO NA REDE DE ÁGUAS PLUVIAIS QUE CHEGA ATÉ O RIACHO ................................ 41
FIGURA 3.16 RESÍDUOS SÓLIDOS ENCONTRADOS NA CALHA DO RIACHO PRINCIPAL DA BACIA ............................. 42
FIGURA 3.17 ELEVATÓRIA LOCALIZADA NO CURSO D’ÁGUA PRINCIPAL ............................................................... 43
FIGURA 3.18 ELEVATÓRIA LOCALIZADA NA UNIÃO ENTRE O RIACHO DO SAPO E O RIACHO REGINALDO ............. 44
FIGURA 3.19 ELEVATÓRIA LOCALIZADA NA UNIÃO ENTRE O RIACHO GULANDIM E O RIACHO REGINALDO ......... 44
FIGURA 3.20 IMAGEM DA DÉCADA DE 60 (PETROBAS, 1964) ............................................................................ 46
FIGURA 3.21 IMAGEM DA DÉCADA DE 80 (MACEIÓ, 1984)................................................................................. 47
FIGURA 3.22 BASE CARTOGRÁFICA DA CIDADE DE MACEIÓ NA REGIÃO ESTUDADA (MAPLAN, 2000) ................ 48
FIGURA 3.23 IMAGEM DO ANO DE 2004 (DIGITAL GLOBE, 2005)..................................................................... 49
FIGURA 3.24 ADEQUAÇÃO DA DELIMITAÇÃO A IMAGEM DA DÉCADA DE 60 ......................................................... 53
FIGURA 3.25 ADEQUAÇÃO DA DELIMITAÇÃO DA BACIA A IMAGEM DA DÉCADA DE 80 ......................................... 53
FIGURA 3.26 ADEQUAÇÃO DA DELIMITAÇÃO A IMAGEM DO ANO DE 2004............................................................ 54
FIGURA 3.27 MAPA DOS SOLOS NA REGIÃO DE MACEIÓ (EMBRAPA APUD PEDROSA, 2008)........................... 54
FIGURA 4.1 COMPARAÇÃO DOS CN’S EM CADA SUB-BACIA. ................................................................................ 61
FIGURA 4.2 MAPA TEMÁTICO DA VARIAÇÃO DO PARÂMETRO CN AO LONGO DA BACIA NOS CENÁRIOS
ANALISADOS ................................................................................................................................................. 61
FIGURA 4.3 RELACÃO ENTRE CN E DENSIDADE DEMOGRÁFICA NA BACIA DO RIACHO REGINALDO ...................... 64
FIGURA 4.4 CURVA DENSIDADE DEMOGRÁFICA X PARÂMETRO CN COM R² IGUAL A 0,67 .................................. 64
FIGURA 4.5 CHUVA DE PROJETO PARA UM TEMPO DE RETORNO DE 2 ANOS .......................................................... 66
FIGURA 4.6 CHUVA DE PROJETO PARA UM TEMPO DE RETORNO DE 10 ANOS ........................................................ 66
FIGURA 4.7 CHUVA DE PROJETO PARA UM TEMPO DE RETORNO DE 50 ANOS ........................................................ 67
x
FIGURA 4.8 EVOLUÇÃO DO HIDROGRAMA DA SUB-BACIA 3 ENTRE AS DÉCADAS DE 60 E 80 PARA UMA CHUVA COM
TEMPO DE RETORNO DE 2 ANOS .................................................................................................................... 69
FIGURA 4.9 COMPARAÇÃO DO HIDROGRAMA NA FOZ NA DÉCADA DE 60 E 80 E NO ANO DE 2004 PARA UMA CHUVA
COM TEMPO DE RETORNO DE 2 ANOS ............................................................................................................ 71
FIGURA 4.10 COMPARAÇÃO DO HIDROGRAMA NA FOZ NA DÉCADA DE 60 E 80 E NO ANO DE 2004 PARA UMA
CHUVA COM TEMPO DE RETORNO DE 10 ANOS .............................................................................................. 71
FIGURA 4.11 COMPARAÇÃO DO HIDROGRAMA NA FOZ NA DÉCADA DE 60 E 80 E NO ANO DE 2004 PARA UMA
CHUVA COM TEMPO DE RETORNO DE 50 ANOS .............................................................................................. 72
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
1
1 - INTRODUÇÃO
Devido principalmente à revolução industrial ocorrida no século XIX, um processo de
urbanização foi desencadeado nas grandes cidades ao redor do mundo. A população que vivia
na zona rural migrou para as cidades em busca de melhores condições de vida. Essa ocupação
não foi feita de forma planejada, trazendo problemas para a sociedade.
Dentre esses problemas, se destacam aqueles ligados à área de saneamento. As
enchentes e inundações se “manifestaram” de forma mais acentuada nas grandes cidades do
meio para o final do século passado. Vários autores (TUCCI, 2004; POMPEO, 2000)
destacam que a principais causas para estes problemas são:
⇒ a ocupação das margens alagáveis dos rios que cortam as cidades;
⇒ a obstrução de canalizações por detritos e sedimentos;
⇒ obras de drenagem inadequadas; e
⇒ a impermeabilização de grandes áreas.
Para combater esses problemas, de forma básica, podem ser adotados dois tipos de
medidas: as estruturais e as não-estruturais. As primeiras são obras de engenharia,
implementadas para reduzir o risco de enchentes. Exemplos deste tipo de medida são: a
construção de redes de drenagem, diques e polders, trincheiras e valas de infiltração,
pavimento permeável, reservatórios de armazenamento/amortecimento, entre outros. (TUCCI,
2004).
As soluções não-estruturais são aquelas em que se procura reduzir os danos ou
conseqüências das inundações através de intervenções não constituídas por obras, mas
fundamentalmente pela introdução de normas, regulamentos e programas que visem, por
exemplo, o disciplinamento do uso e ocupação do solo, a implementação de sistema de alerta,
a conscientização da população quanto à manutenção dos diversos componentes do sistema de
drenagem e outros (TUCCI, 2004).
O município de Maceió não é diferente com relação aos problemas advindos das
enchentes. Até o momento, obras de macro e de microdrenagem são as únicas soluções
implementadas. Como exemplo podem ser citadas as obras de macrodrenagem (construção de
reservatórios de armazenamento e redes) do bairro do Tabuleiro dos Martins e a canalização
do Riacho do Sapo. Alguns destes sistemas, onde ocorreram intervenções, vem sendo bastante
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
2
estudados. Pedrosa (2008) estudou os impactos da aplicação das diretrizes do Plano Diretor da
cidade de Maceió sobre o escoamento superficial na bacia do Riacho do Reginaldo. Ele
concluiu que a aplicação do Plano Diretor nos futuros usos e ocupações na bacia do Riacho
Reginaldo teriam pouco impacto no controle do processo de impermeabilização. Peplau
(2005) tratou da influência da variação da urbanização nas vazões de drenagem na Bacia do
Rio Jacarecica. Por meio de simulações, o autor confirma o aumento das vazões de pico dos
hidrogramas para diferentes cenários utilizados, comprovando a influência do processo de
urbanização no escoamento superficial.
A bacia do riacho do Reginaldo merece atenção especial por estar localizada em uma
área central da capital alagoana. Ao longo dos anos se verificou que diversos pontos no seu
interior apresentam sérios problemas de alagamentos.
Este trabalho tem como objetivo geral identificar e caracterizar a evolução temporal da
urbanização da bacia do riacho Reginaldo e seus impactos sobre a geração de escoamento
superficial. Como objetivos específicos, destacam-se:
⇒ Fazer um levantamento do processo histórico de urbanização da bacia do riacho
Reginaldo, destacando os aspectos que podem interferir nos processos hidrológicos;
⇒ Identificar e caracterizar os elementos da bacia que interferem na geração de
escoamento superficial (caracterização física e de uso e ocupação do solo);
⇒ Avaliar as alterações no escoamento superficial da bacia comparando quatro cenários
diferentes: décadas de 60, década de 80, ano de 2000 e ano de 2004.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
3
2 - A URBANIZAÇÃO E O ESCOAMENTO SUPERFICIAL
2.1
Os processos históricos de urbanização
O processo de urbanização teve início há 15.000 anos com uma revolução agrícola.
Quando o sistema agrícola foi capaz de produzir excedente, ocorreu o deslocamento de parte
da mão-de-obra da produção de alimentos para a produção de outros bens. Uma segunda etapa
da urbanização foi marcada pela utilização de animais como bois e cavalos nos trabalhos de
campo. Neste período ocorreu um avanço tecnológico na prática agrícola e o homem
conseguiu entender melhor a relação entre as estações do ano e o ciclo de crescimento das
plantas (PALEN, 1975).
A urbanização também foi influenciada pela mudança de localização dos plantios que
acontecia nas encostas onde não ocorria a ploriferação de plantas que dificultavam a limpeza
do terreno. Posteriormente, o local de plantio foi transferido para as planícies aluviais dos
rios, o que acarretou na possibilidade de colher em duas ou três oportunidades anualmente
(BRAIDWOOD apud PALEN, 1975). Esta mudança fez com que as aldeias tivessem que se
instalar também nas áreas ribeirinhas, processo que ainda é evidenciado nos dias de hoje.
Geiger (2002) contabilizou mais de 400 cidades chinesas com perigo de serem atingidas por
enchentes devido a sua localização, as margens dos corpos hídricos.
Desde o início da formação das áreas urbanas, os problemas com alagamentos já se
iniciavam e a preocupação em como solucioná-los já se fazia presente. A civilização dos
Indus que se desenvolveu no vale do rio Indus há mais de 5.000 anos atrás executou
construções para facilitar o escoamento das águas de chuva e a parte líquida dos resíduos
produzidos. A Figura 2.1 exibe um canal construído na cidade de Mohenjo-Daro (WEBSTER
et al apud BURIAN & EDWARDS, 2002).
Da mesma forma, a origem dos sistemas de drenagem e manejo de águas pluviais tem
exemplos provenientes da Babilônia, onde foram encontradas construções que serviam para
coletar, transportar e armazenar tanto as águas de chuva como o esgoto produzido (JONES
apud BURIAN & EDWARDS, 2002). Os canais eram executados em tijolo maciço e cobertos
com um selante asfáltico. Naquela época, ao contrário do que se pensa nos dias de hoje, a
execução das redes de drenagem não era motivada por questões ligadas à saúde, a estética
local, entre outros, mas sim pelo desprestígio causado pela não higienização do local onde se
residia (REYNOLDS apud BURIAN & EDWARDS, 2002).
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
4
Figura 2.1 – Canal encontrado durante as escavações na cidade de Mohenjo-Daro (WEBSTER apud BURIAN &
EDWARDS, 2002)
Após a revolução agrícola, ocorreu uma revolução de âmbito social, provocando o
surgimento de uma outra classe social, a dos artesãos, que tanto criava equipamentos para os
guerreiros que protegiam as cidades como ornamentos para a nobreza. A revolução social teve
como conseqüência o aumento da população das cidades, mas este aumento não veio
acompanhado de planejamento, ou seja, ocorreu um crescimento desordenado das mesmas
(PALEN, 1975).
Mesmo com o baixo nível de planejamento, as cidades já implementavam importantes
elementos de infra-estrutura urbana, como a construção de sistemas de drenagem que
direcionavam a água das chuvas para grandes cisternas (Figura 2.2). A água armazenada
futuramente seria utilizada pela população da cidade. Tal exemplo demonstra umas das
primeiras ações realizadas por povos da antiguidade ligada ao reaproveitamento das águas de
chuva (HODGE apud BURIAN & EDWARDS, 2002).
O fim do Império Romano e as invasões bárbaras marcaram o desaparecimento e
interromperam o desenvolvimento das cidades da Europa Ocidental. Isto fez com que cada
localidade tivesse que se tornar auto-suficiente para sobreviver. Aproveitando esta situação,
nobres locais ofereceram proteção aos camponeses e exigiram em troca uma submissão quase
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
5
que completa. A partir dessa relação é que surge o feudalismo. As poucas cidades restantes
eram controladas pela igreja católica (PALEN, 1975).
Figura 2.2 – Cisterna localizada na cidade de Ferno, Itália (BURIAN & EDWARDS, 2002)
Com a passar do tempo, o comércio nos arredores das localidades retomou o caminho
da expansão que existia antes do fim do Império Romano. Os comerciantes começaram a
construir muros nas áreas onde se localizavam os negócios. Estas áreas posteriormente estes
foram incorporadas às cidades.
Outros dois fatores contribuíram para o crescimento das cidades neste período, foram:
•
As cruzadas: os cruzados voltaram do império bizantino com um grande interesse
pelos bens de consumo e pelo luxo do oriente. Isso teve como conseqüência um
aumento do comércio.
•
O crescimento da população: com a estabilidade do sistema social, ocorreu um
aumento no suprimento de alimentos que acarretou numa queda na taxa de
mortalidade e aumento do crescimento vegetativo. Além disso, inovações tecnológicas
contribuíram para este aumento da população: o redescobrimento do arado e a
substituição no rodízio de duas pelo rodízio de três terras, que gerou uma colheita a
mais no ano.
O fortalecimento do comércio e, por conseguinte, dos comerciantes teve como
conseqüência o aparecimento de uma nova classe social, a burguesia, que passou a investir em
outros segmentos, fora o comércio. Este investimento trouxe avanços tecnológicos como, por
exemplo, na área náutica, com a busca pela expansão de territórios para gerar novos mercados
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
6
e obter novas fontes de matéria-prima. A partir do surgimento da classe burguesa, novos
impulsos tiveram lugar, como a Revolução Industrial, desencadeando o processo de
urbanização de forma mais intensa, como até hoje se observa. A marca desse processo é
observada na Inglaterra nos anos 1850, quando, pela primeira vez em um grande país, havia
mais pessoas vivendo nas cidades do que no campo(WIKIPÉDIA, 2009).
No Brasil o processo de urbanização decorre desde os tempos da colonização, com a
criação de cidades e vilas, e até hoje, com o inchamento das metrópoles. Entre 1530 e 1720
são destacadas três etapas de organização do território brasileiro. A primeira, entre os anos de
1530 e 1580, com maior intensidade na década entre 1530 e 1540, por causa do início do
processo de povoamento principalmente da costa brasileira. A segunda, entre 1580 e 1640, é
marcada por dois pontos de intensidade, um com a fundação de uma vila e três cidades, entre
os anos de 1610 e 1620 e o segundo, na década seguinte, marcado pela fundação de 9 vilas.
Na terceira etapa, que transcorreu entre os anos de 1650 e 1720, foram fundadas 35 vilas,
onde duas delas se elevaram a categoria de cidades (Olinda e São Paulo) (FILHO apud
SANTOS, 1994).
No século XVIII ocorreu uma expansão da agricultura comercial e a exploração do
território brasileiro. As duas serviram como base do povoamento e uma criação de riquezas
redundando no surgimento de cidades no litoral e no interior (BASTIDE apud SANTOS,
1994).
No final do século XIX, segundo Brito et al (2001), com a grande expansão da
economia cafeeira e com o primeiro processo de industrialização, as relações mercantis entre
as regiões brasileiras começaram a intensificar o processo de migração. Este processo de
migração foi direcionado principalmente para os estados onde mais se desenvolvia a
economia: Rio de Janeiro e São Paulo. Vilela e Suzigan (apud Brito et al, 2009) afirmam que
nestas duas capitais, sendo a primeira a capital do Brasil na época, residiam mais de 50% da
população de todas as capitais dos estados.
Sintetizando, pode-se afirmar que esse início de urbanização no Brasil se divide em
duas etapas. A primeira apresenta uma economia baseada na agricultura e nas funções
públicas. Já na segunda o capitalismo ganha enorme impulso principalmente motivado pela
vitória dos aliados, comandados pelos EUA, na 2ª Guerra Mundial.
A partir deste ponto as funções privadas, que na primeira etapa foram relegadas a um
segundo plano, ganham mais volume. Isto desencadeia um intenso processo de urbanização
liderado principalmente pelo estado de São Paulo, que impulsionado pela produção de café se
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
7
tornou o pólo dinâmico de várias áreas que abrangem os estados mais ao Sul e parte dos
estados de Minas Gerais e Rio de Janeiro (SANTOS, 1994).
Entre os anos de 1940 e 1980 a população que reside nos centros urbanos no Brasil é
multiplicada por cinco vezes e meia, saindo de 31% (equivalente a 12.880.182 de habitantes)
e chegando a quase 70% (equivalente a 80.436.409 habitantes) do total da população (Figura
2.3). Outro fato é o do aumento da população total que também quase duplica nesse período
(saindo de 41.238.315 para 119.002.706 habitantes) (IBGE, 2009).
90%
81,25%
80%
78,36%
75,59%
68,76%
70%
63,84%
Porcentagem
60%
67,59%
55,33%
55,92%
50%
44,08%
44,67%
40%
32,41%
36,16%
30%
31,24%
24,41%
21,64%
20%
18,75%
10%
0%
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Tempo (Ano)
Pop. Urb.
Pop. Rural
Figura 2.3 - População urbana e rural no Brasil: de 1940 e 2000 (IBGE, 2009)
Entre 1940 e 1980 o Brasil conhece um aumento médio por década de quase 30% da
população urbana, quando esta é acrescida de mais de 65 milhões de pessoas (uma média de
mais de 1 milhão e seiscentos mil habitantes por ano). Este aumento ocorre principalmente
devido ao processo de industrialização pelo qual passa as cidades brasileiras (principalmente
nas regiões Sul e Sudeste). Estas necessitam de muita mão-de-obra que migra principalmente
de regiões mais agrícolas do país.
Já entre 1980 e 2000 o processo de aumento da população urbana e total continuam, de
forma menos intensa: a população urbana sai dos 80.436.409 de habitantes (70%) para
137.953.959 de habitantes (81,25%) e a população total chega aos 169.799.170 de habitantes.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
8
Um exemplo da evolução urbana no Brasil é a cidade de São Paulo. Ostrowsky e
Zmitrowicz (1991) relatam a evolução da mancha urbana na cidade de São Paulo em relação à
área da bacia hidrográfica do Rio Tietê. Segundo estes autores, a mancha urbana na atual
capital paulista saiu dos 0,77% em 1914 para 26,68% em 1987. Este aumento da mancha
urbana foi marcado pelo assoreamento de cursos d’água, pela ocupação inadequada dos
terrenos de várzea e fundo de vale, por um sistema de drenagem incompleto e por alta
impermeabilização do solo. Ainda segundo os autores, esta forma de ocupação fez com que os
pontos críticos de inundação saíssem de 125 entre 1977 e 1978 para 420 em 1983.
O processo de urbanização das grandes cidades tem seguido, segundo Tucci (2002)
uma tendência nos últimos anos:
redução das taxas de crescimento populacional do país;
taxa pequena de crescimento na cidade núcleo da região metropolitana e aumento da
taxa de crescimento na sua periferia (Tabela 2.1);
aumento da população nas cidades que são pólos regionais de crescimento.
Tabela 2.1 – População e crescimento de algumas cidades brasileiras (TUCCI, 2002)
Cidade
São Paulo
Belo Horizonte
Belém
População em 1996
(milhões de habitantes).
16,667
3,829
1,629
Aumento do núcleo
entre 91 e 96 (%)
2
3,5
-8,1
Aumento da periferia
entre 91 e 96 (%)
16,3
20,9
157,9
Tucci (2002) acrescenta que este crescimento ocorrido nas periferias das grandes
cidades tem se caracterizado por uma expansão irregular, com pouca obediência da
regulamentação urbana relacionada com o Plano Diretor e normas específicas de loteamentos,
além da ocupação irregular de áreas públicas por população de baixa renda. De acordo com o
autor, as causas deste processo são:
Pequena renda econômica por parte importante da sociedade;
Falta de planejamento e investimento público no direcionamento da expansão urbana;
Medidas restritivas de ocupação de áreas de recarga de mananciais incompatíveis com
a realidade brasileira.
No que se refere a Maceió, no final do século XIX e início do século XX se iniciou o
processo de migração, que tinha como causas a fuga da população de regiões desfavoráveis do
ponto de vista climatológico, além da construção do porto do Jaraguá, que era um atrativo
para aqueles que vinham tentar “vida nova”. O aumento da população foi de cerca de 210%
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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9
entre os anos de 1825 e 1855. Este crescimento se mantém no início do século XX e em 1940
a população ultrapassa os oitenta mil habitantes. Em 1976 com a implantação do
PRÓALCOOL e da indústria cloro-química ocorreu um novo impulsionamento na
urbanização da cidade (ARAUJO, 2005).
Segundo dados do IBGE (2009), o crescimento da população na capital de Alagoas foi
de cerca de 420% nos últimos 50 anos (Figura 2.4) com a população saindo de 162.976
habitantes em 1950 para 797.759 habitantes no ano 2000. Da mesma forma, a área urbana tem
um aumento aproximado de 100% entre os anos de 1982 e 1998 (Figura 2.5).
900000
800000
População
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Anos
Figura 2.4 – Evolução do número de habitantes na cidade de Maceió
1982
1998
Figura 2.5 – Evolução na área urbana de Maceió entre 1982 e 1998 (PEDROSA, 2008)
2010
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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2.2
10
Relações entre a urbanização e o escoamento superficial
Todo o processo de urbanização aliado à falta de infra-estrutura tem causado muitos
problemas aos moradores das cidades em todo o mundo. Alguns setores afetados por este
processo são: recursos hídricos e saneamento, segurança pública, meio ambiente e saúde
pública. Segundo Drew (apud Bollman, 2003), aparentemente todos os aspectos do ambiente
são alterados pela urbanização (relevo, o uso da terra, a vegetação, a fauna, a hidrologia e o
clima). A intensidade desta mudança está ligada à densidade da área e à extensão da
ocupação.
Do ponto de vista da drenagem urbana, estes problemas podem ser causados de forma
direta (impermeabilização do solo causando aumento do escoamento superficial, por
exemplo) ou indireta (mudanças no microclima da região que resultam em variações no ciclo
hidrológico local). Redes de drenagem têm sido executadas e tem ocasionado o aumento da
velocidade das águas escoadas. Segundo Souza (2005), isto causa inundações, erosões nas
margens dos rios e diminuição nas recargas dos aqüíferos.
Campana & Tucci (1999) desenvolveram uma curva (Figura 2.6), para 11 bacias
urbanas na região metropolitana de São Paulo, que relaciona densidade habitacional e
porcentagem impermeável da bacia. Neste trabalho o valor das porcentagens impermeáveis
dentro das bacias estudadas foi determinado através do ajuste do modelo IPH2 a dados de
chuva-vazão observados e a relação com a densidade demográfica foi realizada com o auxílio
de ortofotos e com o uso de sensoriamento remoto.
70
Fração impermeável
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
Densidade demográfica (hab/ha)
Figura 2.6 – Densidade demográfica versus área impermeável (CAMPANA & TUCCI, 1999)
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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11
Como limitação para a utilização da curva acima mostrada, Campana & Tucci (1999)
explicam que:
•
a curva é aplicável a bacias com área superior a 2 km²;
•
a mesma não distingue o tipo de ocupação urbana, portanto admite uma ocupação
média de áreas residenciais e comerciais com predominância das primeiras; e
•
não deve ser aplicada quando existe relevo acidentado, onde a distribuição pode variar
muito.
Outro trabalho que também procurou realizar exercício semelhante foi realizado por
Fontes & Barbassa (2003) em algumas áreas da cidade de São Carlos, estado de São Paulo.
Neste trabalho eles dividiram a cidade em zonas homogêneas (levando em consideração
aspectos de uso e ocupação do solo e densidade demográfica) com posterior estimativa da
taxa de ocupação e impermeabilização (TOI). Com esta informação acrescida da densidade
demográfica das zonas, os autores construíram a curva exibida na Figura 2.7.
Figura 2.7 – Tendência geral da relação entre a taxa de ocupação e impermeabilização (TOI) e densidade
populacional na cidade de São Carlos-SP (FONTES & BARBASSA, 2003)
Fontes e Barbassa (2003) constataram algumas diferenças entre os dois trabalhos, estas
são descritas a seguir:
A metodologia utilizada por Campana e Tucci (1999) utilizou na análise áreas de 2
km² (sem forma definida) em regiões metropolitanas enquanto que Fontes e Barbassa
(2003) utilizaram áreas quadradas em uma cidade de médio porte;
Foram verificados índices de impermeabilização diferentes para densidades
demográficas baixas, mas as duas curvas tendem para o valor de 70% de
impermeabilização.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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12
O estabelecimento destas relações é importante, uma vez que a impermeabilização do
solo é um dos principais fatores de alteração dos processos hidrológicos urbanos, reduzindo a
infiltração e aumentando o escoamento superficial.
Yoshimoto e Suetsugi (apud Tucci e Genz, 1995) também tratam a respeito das
consequências da urbanização sobre os processos hidrológicos. A bacia Tsurumi, localizada
ao sul da capital Japonesa, e foco do trabalho destes autores, passou de 10% de urbanização
em 1958 para 80% em 1990. Nesta bacia as vazões de pico aumentaram cerca de 3 vezes
(Figura 2.8). Outro ponto mencionado, é o da diminuição do tempo de concentração, em 9
vezes (Figura 2.9).
Figura 2.8 – Evolução do hidrograma no rio Tsurumi, para diferentes cenários (YOSHIMOTO & SUETSUGI
apud TUCCI & GENZ, 1995)
Figura 2.9 – Evolução do tempo de concentração em relação à área urbanizada na bacia do Rio Tsurumi
(YOSHIMOTO & SUETSUGI apud TUCCI & GENZ, 1995)
Nessa mesma linha de trabalho, Oliveira & DeFee (2007) estudaram o impacto da
urbanização sobre a Bacia Hidrográfica de Whiteoak Bayou no Texas, Estados Unidos da
América. Foi analisado um período de 52 anos para se verificar o crescimento da área urbana
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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13
dentro da bacia. Como resultado foi encontrado que desde o início dos anos 70 até o ano 2000
ocorreu um aumento de 146% nos volumes escoados e de 159% nas vazões de pico.
Entretanto, segundo os autores, a urbanização só foi responsável por parte deste aumento
(77% para o volume escoado e 32% para as vazões de pico). Uma outra parcela do aumento
foi causada pela mudança nos regimes de precipitação ocorrida na área.
Analisando as relações entre o percentual de área urbanizada e o percentual desta área
com sistemas de drenagem em forma de condutos, a Figura 2.10 mostra o incremento na
relação entre a vazão máxima depois e antes da urbanização (TUCCI, 2004).
Figura 2.10 – Efeito da urbanização e da porcentagem de área com condutos sobre a vazão máxima (TUCCI,
2004)
Todas estas alterações nas relações entre a urbanização e a impermeabilização e entre
a urbanização e as alterações no ciclo hidrológico resultam em significativo incremento nos
eventos de alagamentos nas cidades, com consequente aumento nos prejuízos causados. Como
exemplo destas relações, Ramos (apud TUCCI, 2002) analisou a relação entre a evolução
urbana e a ocorrência de inundações para o município de Belo Horizonte, conforme mostrado
na Figura 2.11.
14
Eventos de inundação
População (1000 hab)
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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Anos
Figura 2.11 – Relação população e ocorrência de inundações (RAMOS apud TUCCI, 2002)
Vários trabalhos (TUCCI, 2002; TUCCI, 2004; BOLLMAN 2003, TUCCI & GENZ,
1995; entre outros), comprovaram que o processo de urbanização tem como uma de suas
conseqüências o aumento do escoamento superficial. Este aumento traz para a população
residente nas áreas afetadas muitos transtornos, como por exemplo: doenças de veiculação
hídrica, deslocamento de suas residências até o retorno da água ao nível natural, perda de bens
(eletrodomésticos, veículos automotivos, entre outros), interrupção de atividades econômicas,
contaminação da água pela inundação de depósitos de material tóxico, estações de tratamento
de esgoto, entre outros (TUCCI, 2002)
Para se ter uma idéia da dimensão do problema, Pompêo (2000) cita que 70% dos
municípios do estado de Santa Catarina sofrem com inundações devidas a transbordamentos
de cursos d’água e 66% destes tem este tipo de evento mais de uma vez por ano. Já no ano de
2008, Santa Catarina sofreu mais uma vez com as enchentes. Segundo a Defesa Civil, foram
2.637 desabrigados, 9.390 desalojados e ocorreram 135 óbitos (DEFESA CIVIL DE SANTA
CATARINA, 2008).
Na década de 90, mais de US$ 250 bilhões foram gastos para compensar as
conseqüências mundiais das inundações (BERZ, apud MILOGRANA, 2005). No Brasil o
custo médio anual das enchentes é de US$ 1 bilhão (TUCCI et al., apud MILOGRANA,
2005). Nos Estados Unidos da América e na Austrália o custo é de 0,2% e 0,4% do Produto
Interno Bruto (PIB), respectivamente (BAPTISTA E NASCIMENTO, apud MILOGRANA,
2005). Fazendo uma média destes e tomando o PIB do ano de 2007 no Brasil (cerca de R$
1,310 trilhões) (Jornal O GLOBO, 2008) chega-se a cifra de aproximadamente 4 bilhões de
reais gastos com problemas relacionados com enchentes.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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15
O município de Maceió não é exceção a essa regra. Segundo dados fornecidos pelo
órgão de Defesa Civil do Município de Maceió os prejuízos chegaram a cerca de R$ 13
milhões nas cheias no ano de 2004 (cerca de 2% do PIB do Maceió neste ano (SECRETARIA
DE ESTADO DO PLANEJAMENTO E DO ORÇAMENTO DE ALAGOAS, 2009)).
Outra perda, até mais importante que a financeira, é a de vidas humanas nesses
eventos. Nos estados de Alagoas e Pernambuco devido às chuvas ocorridas entre 31 de julho e
01 de agosto de 2000, foram registradas 44 mortes (NORDESTE, apud AGRA, 2001).
Além do aumento do escoamento superficial o processo de urbanização pode acarretar
na mudança nas características dos rios inseridos na área urbanizada. Estes deixam de ser
perenes e passam a ser intermitentes. Tucci (apud Bollman, 2003) comenta que com o
aumento do escoamento superficial devido à impermeabilização, os aqüíferos não são
abastecidos, e a capacidade do rio é reduzida. Estes autores ainda comentam que, na maioria
das vezes, o escoamento é devido aos esgotos lançados in natura ou à ligações clandestinas de
esgotos cloacais na drenagem pluvial.
Outra mudança que pode ocorrer nos rios é o aumento na largura dos mesmos, nos
trechos mais a jusante, após o processo de urbanização a montante. Através de fotografias
aéreas ao longo de 50 anos, Galster et al (2008) estudaram o aumento da largura média de
dois rios localizados no estado da Pensilvânia, Estados Unidos. Neste trabalho eles
constataram um aumento médio de cerca de 3,6 metros na largura do rio inserido dentro de
uma bacia que passou por intenso processo de urbanização.
Tal alargamento dos rios pode trazer várias implicações como, por exemplo, o
processo de erosão, trazendo danos a propriedades nas margens dos rios assim como
aumentando o volume de material suspenso. Esta última pode comprometer a qualidade da
água e o habitat aquático das formas de vida presentes no rio.
Ainda sobre o processo erosivo causado nas margens dos rios que tem o regime
fluviométrico afetado pela urbanização da área de drenagem do mesmo, Schueler e HersonJones (apud Bollman, 2003) afirmam que na medida em que a freqüência e a intensidade dos
eventos de cheia aumentam, a tensão trativa da água em relação as partículas de solo das
margens e fundo dos canais aumenta, e com ela o potencial de erosão. Ratificando a
afirmação de Galster et al. (2008), Schueler e Herson-Jones (apud Bollman , 2003) citam que
esta maior quantidade de material carreado se deposita no fundo do rio, altera as condições de
substrato do leito e de habitat para as comunidades aquáticas bentônicas, além de reduzir a
capacidade de escoamento nos cursos d’água e lagos urbanos. A Figura 2.12 ilustra a
mudança ocorrida no volume carreado em função da área de drenagem.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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16
A qualidade das águas dos corpos hídricos inseridos em bacias que passaram por um
processo de urbanização também sofre modificação. Segundo Porto (apud Bollman , 2003) o
processo de urbanização é associado à poluição dos corpos hídricos devido aos esgotos
domésticos, tratados de forma parcial ou não, e despejos industriais. Além dos esgotos
domésticos, Tucci (apud Bollman, 2003) cita que as águas escoadas oriundas das
precipitações nas áreas urbanas têm um alto grau de poluição, comprometendo também a
qualidade das águas destes corpos hídricos.
Figura 2.12 – Produção de sedimentos em função da área de drenagem (WOLLMAN et al., apud BOLMAN,
2003)
O esclarecimento sobre a colocação acima é bem simples, as águas escoadas contém
os mais variados tipos de poluentes, originados das mais diversas fontes como, por exemplo, a
abrasão e o desgaste das vias públicas pelo tráfego veicular, o lixo acumulado nas ruas, os
resíduos orgânicos de animais, resíduos de combustível, óleos e graxas automotivos, entre
outros (BOLLMAN, 2003). A Tabela 2.2 exibe a comparação entre a carga de poluentes
contidas nas águas de drenagem pluvial com a presente nos esgotos.
Tabela 2.2 – Comparação da carga de poluentes entre o esgoto doméstico e as águas de
drenagem pluvial (BOLLMAN, 2003)
Parâmetro
Variação entre esgotos domésticos e águas de drenagem pluvial
Resíduos não-filtráveis
Até 20 vezes maior para as águas de drenagem pluvial.
DBO
Até duas vezes maior para as águas de drenagem pluvial
Fósforo e Nitrogênio
Até 15 % maior para as águas de drenagem pluvial.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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Para Freedman & Dilks apud Bollman (2003) a ocupação do solo e o tipo de uso
determinam os contaminantes presentes. Já a capacidade de assimilação das cargas poluentes,
depende, sobretudo, do tamanho e tipo de recurso hídrico de destino. Tal constatação sugere
que a avaliação dos impactos varia de acordo com as condições locais.
Como resultado da degradação da qualidade do rio ocorre um problema ligado a
questão estética, uma vez que o rio pode se tornar desagradável à população residente na
região (GALSTER et al, 2008). Outro problema ligado a poluição das águas do rio é o da
utilização do mesmo para recreação, principalmente por causa da característica urbana do rio,
ou seja, existe uma grande “massa” urbana que anseia por essa utilização (GALSTER et al,
2008).
A urbanização ainda pode afetar outras características de uma determinada região,
como por exemplo, o seu microclima. Esta mudança foi foco de pesquisas nas últimas
décadas, que mostraram que apesar de ocorrer de forma lenta e gradativa, pode trazer
variações no ciclo hidrológico (TUCCI, 2004). A Tabela 2.3 mostra essas alterações dos
processos climáticos devido ao processo de urbanização.
Tabela 2.3 – Variação dos parâmetros climáticos devido à urbanização (LANDBERG, apud
TUCCI, 2004)
Parâmetros
Variação em relação à área rural
Precipitações totais
5 a 10% maior
Temperatura do ar
0,5 a 1,0° maior
Umidade relativa
2 a 8% maior
Nebulosidade
100% maior
Comprovando a mudança nos parâmetros climáticos que ocorrem nos centros urbanos,
Drew (apud Bollman, 2003), comentou que sobre as cidades paira o que ele chama de
“abóbada climática” própria, dentro da qual as propriedades de conteúdo, temperatura,
umidade e mobilidade distinguem-se de certa forma do clima regional dominante.
Explicando melhor a relação causa-efeito, que ocorre entre o processo de urbanização
e o clima da região, Bollman (2003) comentou que a alteração no uso do solo potencialmente
induz a uma mudança na refletividade da radiação solar (albedo), que por sua vez altera o
aquecimento da atmosfera interior. Além disso, a emissão de poeiras do solo descoberto e a
queima de combustíveis fósseis provocam alterações de ordem qualitativa da composição
atmosférica.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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18
Outro trabalho que estudou o possível efeito da urbanização sobre parâmetros
climáticos foi realizado por Silveira (1997). Neste artigo, ele analisou o provável efeito
urbano nas relações i-d-f na cidade de Porto Alegre. O resultado mostrou que existiam
diferenças espaciais significativas nas relações i-d-f assim como nos volumes precipitados, e
que estes poderiam ter sido causados pela urbanização ocorrida na área.
Existem também as ações não ligadas diretamente aos recursos hídricos que interferem
sobre a drenagem urbana de uma determinada região (TUCCI, 2004):
⇒ Uso e ocupação do solo:
execução de loteamentos sem condições técnicas adequadas;
ocupação de áreas impróprias (várzeas de inundação, entre outras), causando
transtornos à população que as ocupa quando o nível dos corpos hídricos sobe;
ocupação extensa e adensada dificultando a execução de redes de drenagens,
como também reservatórios de armazenamento.
⇒ Políticas administrativas:
ações que teriam resultados de médio a longo prazo são deixadas em segundo
plano;
aumento da tendência de agir corretivamente em pontos isolados, obtendo com
isso somente resultados pontuais quando seria o mais razoável que ocorressem
medidas que buscassem soluções para o todo;
conflitos de interesses dificultam a elaboração e implementação de medidas de
uso e ocupação do solo.
Outro trabalho que trata dos efeitos da urbanização foi o realizado por Tucci & Clarke
(1997), que compararam precipitação e coeficiente de escoamento na bacia do Rio
Forquetinha antes e depois do processo de ocupação com posterior substituição da vegetação
original. O efeito sobre o coeficiente é bem visível. Os autores relatam que o valor do
coeficiente de escoamento para uma área não desmatada passa a ser diferente de zero a partir
de uma precipitação acima dos 40 mm. Já na mesma área desmatada o coeficiente deixa de ser
zero com uma precipitação acima dos 20 mm. Além disso, ainda é observado que o
coeficiente chega a valores máximos de pouco mais de 0,40 no cenário com desmatamento,
enquanto que este mesmo coeficiente chega no máximo a pouco mais de 0,20 no cenário sem
desmatamento.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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19
Apesar do estudo de Tucci e Clarke (1997) ter sido realizado em bacias de
características rurais e de menor área comparado a da bacia do riacho Reginaldo, os autores
ressaltam que bacias maiores também seguem esta tendência de aumento no escoamento
superficial, ainda que este aumento seja de menor amplitude.
Do ponto de vista das questões de saúde, ligadas ao saneamento básico em geral e à
drenagem urbana em particular, o processo de urbanização causa indiretamente a proliferação
de vetores de doenças como a Leptospirose. Nos momentos em que as enchentes acontecem
as águas da chuva escoadas são contaminadas pela urina do rato, principal vetor da doença
(CIVES, 2009). De forma geral, o esquema da Figura 2.13 mostra como os processos que
ocorrem em uma área, devido à urbanização, se relacionam.
Urbanização
Densidade de
construções
aumenta
Densidade
populacional
aumenta
Volume de
águas servidas
aumenta
Demanda de
água
aumenta
Área
impermeabilizada
aumenta
Modificações
no sistema de
drenagem
Microclima
da região
se altera
Problemas de
recursos
hídricos
Qualidade das
águas pluviais
piora
Recarga de
água subt.
diminui
Escoamento
superficial
direto
aumenta
Velocidade do
escoamento
aumenta
Qualidade dos
cursos
receptores
piora
Vazões
básicas
diminuem
Pico das
cheias
aumentam
Tempo de
concentração
menor
Problemas de
controle de
poluição
Problemas de
controle de
inundações
Figura 2.13 – Processos que ocorrem em uma área urbana (TUCCI, 2004)
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
2.3
20
Medidas para controle de inundações e alagamentos
Para minimizar os danos causados pelas enchentes, são utilizadas medidas de controle,
que podem ser classificadas sob vários aspectos como, por exemplo, a área de abrangência, a
natureza de controle, a ação sobre o hidrograma, entre outras, conforme apresentado na
Tabela 2.4.
Vários trabalhos já foram desenvolvidos comparando a aplicação das medidas acima
exibidas. Um deles foi o desenvolvido por Tucci & Villanueva (1999) que compararam a
utilização de medidas de controle estruturais e não-estruturais em duas cidades que sofriam
com problemas de enchentes causados pela construção de uma barragem que mudou o
comportamento de um rio que era margeado pelas mesmas. Os dois concluíram que apesar da
medida estrutural ser na maioria dos casos a solução que mais agrada a população da área
atingida, por ser a mais visível e a que não afeta os direitos da população em alguns locais da
cidade, a medida não-estrutural foi adotada como solução. Tal escolha foi feita por que a
medida não-estrutural tem menor impacto ambiental e menores custos orçamentários
necessários à execução da mesma.
Outro caminho adotado pelo meio científico foi que a melhor forma de combater as
enchentes seria a utilização combinada de várias técnicas de controle. Mas a partir desta
conclusão chega-se a outras dúvidas: que combinação utilizar? Qual se adaptaria melhor a
uma determinada região ou a bacia de interesse?
Para responder essas perguntas é necessário inicialmente conhecer a região onde serão
implantadas essas soluções, e esse conhecimento só pode vir através da caracterização e do
entendimento de como os fenômenos hidrológicos ocorrem na área de interesse. Nesse sentido
alguns autores têm trabalhado em indicadores para auxiliar a tomada de decisão nas soluções
a adotar (Tucci, 2004; Pompêo, 2000; Agra, 2001).
Campana & Tucci (1999) fizeram um estudo na bacia hidrográfica do Arroio Dilúvio
em Porto Alegre-RS utilizando de forma combinada um Sistema de Informação Geográfica
(SIG) e um modelo matemático (IPH IV) para estimar as vazões no rio principal da bacia em
diferentes períodos. Neste trabalho os dois concluíram, tomando como referência o cenário
mais antigo, que ocorreria aumento considerável da vazão, e que isso traria problemas,
principalmente as regiões mais a jusante da bacia.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
21
Tabela 2.4 – Descrição das medidas de controle de enchentes
Aspectos que levam
a caracterização
Caracterização
Estruturais
Natureza do
Controle
Não-estruturais
Infiltração e
Percolação
Armazenamento
ou Detenção
Ação sobre
o hidrograma
Aumento da
eficiência do
escoamento
Diques e
estações de
bombeamento
Descrição
São obras estruturais que visam reduzir o risco de enchentes. Elas
podem ser divididas em (TUCCI, 2004):
⇒ Extensivas: são aquelas que atuam em toda área da bacia,
procurando modificar a relação entre a precipitação e vazão.
Como exemplo destas medidas pode-se citar:
o Controle da cobertura vegetal; e
o Controle de perda;
⇒ Intensivas: são aquelas que agem diretamente no rio, e podem
ser divididas em três tipos:
o Aquelas que aceleram o escoamento (diques e polders);
o Aquelas que retardam o escoamento (reservatórios e
bacias de armazenamento); e
o Aquelas que promovem o desvio do fluxo de
escoamento (canais de desvio).
Um exemplo da possibilidade de utilização das medidas estruturais é
exibido no trabalho de Coombes et al (2002). Neste, eles estudam os
efeitos da utilização de estruturas (reservatórios para as águas
pluviais, trincheiras de infiltração, bacias de detenção, entre outras)
em loteamentos ou nos próprios lotes, e se essa ação traria algum
benefício econômico para área. Como resultado deste trabalho foi
verificada uma redução considerável na demanda de água da região,
causada pela utilização da água da chuva armazenada nas próprias
residências. Essa situação de redução de demanda de água causará o
adiamento de projetos que visam o aumento da oferta de mesma para
a região. Alem disso, existe o benefício da diminuição das descargas
de águas oriundas da chuvas. A economia em uma das regiões
chegou perto dos 70 milhões de dólares.
São aquelas que procuram reduzir os impactos causados pela
urbanização desordenada sobre a drenagem através de medidas que
não envolvam obras, como por exemplo, pela introdução de normas,
regulamentos e programas que visem o disciplinamento do uso e
ocupação do solo, a implementação de sistemas de alerta, a
conscientização da população quanto a manutenção dos
componentes do sistema de drenagem, a execução da construção a
provas de enchentes e a contratação de seguros contra enchentes
(TUCCI, apud TASSI, 2002).
Cria espaço para que a água tenha maior infiltração e percolação no
solo, utilizando o armazenamento e o fluxo subterrâneo para retardar
o escoamento superficial (TUCCI & GENZ, apud AGRA, 2001).
É executada através da construção de reservatórios, seja para atender
somente a uma residência ou para atender uma grande área, que tem
como objetivo reter parte do volume, liberando-o de forma
controlada ao longo do tempo (TUCCI & GENZ, apud AGRA,
2001).
Está medida se baseia na construção de canais ou condutos que
drenem mais rápido a área inundada (TUCCI & GENZ, apud
AGRA, 2001). Em alguns países está técnica, desde da década de 60,
vem sendo questionada, pois transferi o problema para outras regiões
à jusante ou para o futuro (POMPÊO, 2000).
É executada em áreas onde não é possível a execução de estruturas
de amortecimento (TUCCI & GENZ, apud AGRA, 2001).
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
22
Como possíveis medidas mitigadoras poderiam ser adotadas algumas ações do tipo
estrutural, como a reforma de algumas pontes (prováveis pontos de alagamentos), e outras do
tipo não-estrutural, como a exigência de colocação no Plano Diretor de uma maior
porcentagem permeável do terreno, nas futuras edificações (CAMPANA & TUCCI, 1999).
Bedan & Clausen (2007) desenvolveram um trabalho onde foi realizada uma
comparação entre duas áreas, a primeira submetida a um processo de urbanização tradicional
e a segunda submetida a um processo de desenvolvimento com a utilização de práticas que
visavam amenizar o impacto sobre o escoamento superficial causado pela urbanização. Neste
trabalho os autores além de monitorar aspectos quantitativos também mediram grandezas
qualitativas do escoamento para as duas áreas. Como resultado, foi verificado que na primeira
área o escoamento superficial aumento, em média de dezesseis vezes comparado aos valores
estimados antes do processo de desenvolvimento. Já a vazão de pico do hidrograma sofreu um
aumento médio ainda maior, trinta vezes.
Já na área que passou por um processo de desenvolvimento vinculado a ações de baixo
impacto com relação ao escoamento superficial, ocorreu uma diminuição do volume escoado
em cerca de 42%. Com relação a vazão de pico houve uma redução de cerca de 26% quando
comparado ao período que antecedeu a urbanização (BENDAN & CLAUSEN, 2007).
Zaizen et al (1999) também realizaram estudos em alguns estádios no Japão tendo
como um dos objetivos a contenção do aumento do escoamento superficial. Neste foi avaliada
a coleta da água de chuva que caía na cúpula dos estádios japoneses. Os autores concluíram
que a utilização da água de chuva é de grande importância no gerenciamento das águas
urbanas. Mais especificamente, é evidenciado no trabalho que a ação de coleta das águas das
cúpulas repercute nas definições ligadas ao planejamento de várias áreas, onde se destacam a
área de controle de escoamento superficial, controle do sistema de coleta de esgoto e de
prevenção a desastres.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
23
3 - MATERIAIS E MÉTODOS
A busca para alcançar os objetivos do trabalho passou por várias etapas, que tinham
por finalidade, inicialmente, a obtenção do maior número de informações possíveis sobre
características que pudessem influenciar no escoamento superficial na bacia. A seqüência
destas etapas foi a seguinte:
•
Caracterização física da Bacia do Riacho do Reginaldo: com base em trabalhos
científicos e na análise de dados da região em estudo foi elaborada uma caracterização
física da área da bacia. O processo foi iniciado realizando uma delimitação baseada
apenas em características topográficas da região. A partir daí, com base em cadastros
de rede foram feitos refinamentos até se chegar à delimitação utilizada;
•
Observação da situação atual da bacia: em visitas técnicas realizadas à área da
bacia e na participação em reuniões e encontros promovidos por órgãos públicos se
verificou a situação atual de fatores que afetam a drenagem de águas pluviais dentro
da área da bacia;
•
Obtenção do parâmetro CN: para cada uma das sub-bacias, foi estimado o valor de
CN para quatro cenários temporais diferentes: década de 60, década de 80, ano 2000 e
ano 2004. Neste trabalho foram utilizadas fotos aéreas, mapas com a malha urbana,
imagens de satélite e visitas à bacia para caracterização de aspectos específicos;
•
Simulação dos cenários: Utilizando o modelo hidrológico IPH-S1 (VIEGAS FILHO
et al, 2005) foram encontrados os hidrogramas resultantes das chuvas de projeto para
cada um dos cenários. Estes serviram como base para análise de como o processo de
ocupação na área da bacia interferiu no escoamento superficial ao longo dos anos.
3.1
Caracterização física da Bacia do Riacho do Reginaldo
Esta etapa foi fundamentada em um trabalho de busca e coleta de informações em
trabalhos científicos e em órgãos públicos (através de visitas e na participação em reuniões
que decidiriam futuras intervenções na área da bacia).
Localizada na região central do perímetro urbano do município de Maceió-AL, a área
em estudo é a bacia hidrográfica do Riacho do Reginaldo (Figura 3.1). Com cerca de 25 km²,
ela engloba, total ou parcialmente, 17 dos 50 bairros da capital alagoana (Santa Lúcia,
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
24
Antares, Jardim Petrópolis, Ouro Preto, Canaã, Serraria, Gruta de Lourdes, Barro Duro,
Feitosa, Jacintinho, Pitanguinha, Farol, Mangabeiras, Jatiúca, Poço e Centro e Jaraguá).
O riacho que dá nome a bacia tem sua nascente no bairro Santa Lúcia, drena a área
urbana e desemboca na praia da Avenida próxima à região portuária da cidade. Os maiores
afluentes da bacia estão em sua margem esquerda, dentre os quais se destacam: o riacho
Gulandim, o riacho do Sapo, o riacho do Pau D’Arco e os córregos da Pitanga e Rego do
Seco.
BENEDITO
BENTES
R IA CH O
TABULEIRO
GARÇA
DOS
DOCE
TORTA
GUAXUMA
RIA CHO
ANTARES
MARTINS
TORTA
GARÇ A TORTA
SANTA
LÚCIA
S ANTA
DOCE
GARÇA
GUAXUMA
AMÉL IA
JARDIM
PETRÓPOLIS
CANAÃ
PETRÓPOLIS
JACARECICA
SERRARIA
OURO
PRETO
SANTO
AMARO
GRUTA
CHÃ DA JAQUEIRA
SÃO
JORGE
BARRO
DURO
DE
C HÃ DE
BEBEDOURO
LOURDES
BEBEDOURO
FEITOSA
A
PITA NGUINH
CRUZ
DAS
ALMAS
PINHEIRO
PITANGUINHA
E
ANG
MUT
J AC IN TINHO
JACINTINHO
MANGAB EIRAS
JATIÚCA
FAROL FAROL
P ARTO
MA
NG
A
BOM
VERGEL
DO
BE
IRA
S
FEITOSA
JATIÚCA
LAGO
LEVADA
PONTA
PONTA GROSSA
POÇO
P ONTA GROSSA
PONTA
DA
TERRA
CENTRO
TRAPICHE
DA B ARRA
P RADO
JARAGUÁ
VERDE
D e lim ita ç ã o - B a c ia d o R e g in a ld o
PAJUÇARA
D e lim ita ç ã o - B a ir ro s
D e lim ita ç ã o - O u tra s b a c ia s
M a lh a H íd ric a
Figura 3.1 – Localização da Bacia Hidrográfica do Riacho do Reginaldo (PEDROSA, 2008)
Deve-se observar que o processo de delimitação desta bacia tem sido continuado, com
maior detalhamento em função das informações de rede de drenagem pluvial, uma vez que
alguns limites não estão claramente definidos pela topografia. Desta forma, Pedrosa (2008)
apresentou uma delimitação com algumas diferenças em relação à utilizada neste trabalho.
Entretanto, a opção por utilizar uma versão anterior da delimitação da bacia se deve ao fato de
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
25
possibilitar a comparação a simulações feitas por Sena et al. (2006). Tal consideração não
altera de forma significativa as informações utilizadas na simulação, o que justifica, neste
caso, a manutenção da delimitação original com pequenas atualizações onde possível.
Destaca-se que, nas atualizações de Pedrosa (2008), na região mais a montante da
bacia a delimitação foi feita levando em consideração observações em visitas a campo, que
puderam visualizar a drenagem do local. Por esta razão a delimitação da região mais a
montante exibida na Figura 3.1 segue o alinhamento das ruas. Já a base em que se
fundamentou a delimitação utilizada neste trabalho, para a região mais a montante, foram
utilizadas apenas as informações de topografia. Outra diferença é verificada quando se
observa o lado Leste da delimitação, onde Pedrosa (2008) incorporou à área da bacia o terreno
pertencente ao Centro Educacional de Pesquisas Aplicadas (CEPA) enquanto que para a
delimitação utilizada neste trabalho isto não ocorreu.
O vale por onde escoa o principal rio da bacia é em grande parte habitado por
população de baixa renda, que invade toda a área de extravasamento do rio e, em alguns
pontos, até parte da calha menor. Tal ação, aumenta a possibilidade das residências serem
atingidas pela águas do riacho no momento da elevação de seu nível.
A ocupação das encostas é realizada de maneira inadequada, proporcionando uma
situação desfavorável quanto à estabilidade dos taludes no período de chuvas. Nas áreas
planas de tabuleiro existem desde habitações simples, até condomínios fechados de habitações
de alto padrão.
A vazão de tempo seco é garantida por despejos de esgotos domésticos ao longo de
todo o percurso do riacho e de seus afluentes. Imensas áreas em seu curso foram ocupadas
desordenadamente, sem a devida instalação de redes de coleta e transporte de esgoto/águas
pluviais adequadas.
Na região mais a jusante da bacia, correspondente à planície litorânea, o Reginaldo
passa a ser chamado de riacho Salgadinho, e se encontrando com alto nível de degradação. A
Figura 3.2 exibe o traçado do rio principal e de seus afluentes.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
Córrego Rego do Seco
Córrego Rego da Pitanga
Riacho Pau D`Arco
Figura 3.2 – Principais afluentes do Riacho Reginaldo
26
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
3.1.1
27
Delimitação da Bacia
A delimitação da bacia utilizada foi desenvolvida a partir de uma delimitação
preliminar desenvolvida por Sena (2006), considerando para a divisão em sub-bacias, as
características físicas da região e o tipo de uso e ocupação do solo (Figura 3.3). Como a bacia
está localizada em uma área urbana era necessário se verificar a rede de drenagem pluvial
para o detalhamento de alguns pontos onde as informações de topografia não eram suficientes
para identificação do divisor de águas de forma clara. Em visita a órgãos públicos municipais,
foi obtido o cadastro de rede de drenagem da região mais a jusante da bacia, justamente a área
mais crítica no processo de delimitação, pois a mesma apresenta baixa declividade, além de
ser muito ocupada.
Vale ressaltar que o cadastro da área mais a montante da bacia não foi utilizado, pois
ou não existe cadastro ou a rede de drenagem não existe, ou seja, as águas pluviais seguem o
caminho traçado pela topografia e pelo sistema viário da região. Com base nestas informações
e em visitas realizadas a região se chegou à delimitação adotada neste trabalho (Figura 3.4).
Figura 3.3 – Delimitação inicial (Sena et al. 2006)
Figura 3.4 – Delimitação utilizada no trabalho.
É possível verificar que no trecho mais a jusante da bacia ocorreram modificações no
que diz respeito à área da mesma. Na primeira delimitação a área mais a jusante (sub-bacia 1)
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
28
foi definida pela topografia da região, já na segunda as áreas das sub-bacias Gulandim e Sapo
seguiram o eixo das vias por onde passa a rede que drena para dentro da mesma. Deve-se
destacar que Pedrosa (2008) refinou ainda mais esta delimitação, utilizando informações
complementares da rede de drenagem pluvial. Entretanto, para possibilitar a comparação com
trabalhos anteriores, que já haviam determinado os parâmetros de simulação para a
delimitação da Figura 3.4, optou-se por prosseguir as simulações com esta base.
3.1.2
Relevo
Foi uma caracterização preliminar com o objetivo de escolher locais para
monitoramento de precipitação e vazão. Podem ser observadas algumas peculiaridades, como
a forma alongada, as áreas planas de tabuleiro, o vale principal bem definido e as áreas planas
costeiras.
A região costeira da bacia é plana e apresenta declividade quase nula em alguns
trechos, tal característica, como já foi comentada, dificultou a delimitação nesta região. A
partir da base cartográfica do município de Maceió foi realizada uma análise do curso
principal de água dentro da bacia e se verificou que este tem cerca de 15 km de extensão e
tem uma declividade média de 5,7 m/km. A Tabela 3.1 e a Figura 3.5 ilustram os resultados
desta análise.
Tabela 3.1 – Declividades ao longo do rio principal da bacia.
Pontos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Altitude Distância
(m)
(km)
0a5
2,51
5 a 10
1,55
10 a 15
1,31
15 a 20
1,34
20 a 30
2,75
30 a 35
1,74
35 a 40
0,93
40 a 45
0,17
45 a 55
1,44
55 a 60
0,55
60 a 65
0,32
65 a 70
0,17
70 a 80
0,16
80 a 85
0,04
Distância
Acumulada (km)
2,51
4,05
5,37
6,71
9,46
11,20
12,14
12,30
13,74
14,29
14,61
14,78
14,94
14,98
Declividade
(m/km)
1,995
3,231
3,810
3,728
3,630
2,871
5,350
29,962
3,482
9,163
15,532
29,192
62,921
127,14
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
29
90
80
Altitude(m)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Distância(km)
Riacho Reginaldo
Foz do Riacho Pau D'arco
Foz do córrego Rego do Sebo
Foz do córrego da Pitanga
Figura 3.5– Perfil do curso d’água principal com localização dos pontos de entrada dos principais afluentes
A região mais a jusante da bacia (principalmente até o encontro entre o Riacho do
Sapo e o Riacho Reginaldo) tem declividades baixas (menos de 2 m/km) quando comparado
com regiões mais a montante (mais de 100 m/km).
As variações na forma do terreno e suas particularidades são, por si só, fatores que
ajudam a descrever o escoamento na bacia. No caso específico do riacho Reginaldo, algumas
características fisiográficas são marcantes e serão sucintamente abordadas quanto à influência
para o escoamento superficial.
a) Forma alongada: essa característica proporciona uma melhor dinâmica de fluxo
quanto à distribuição temporal do volume escoado na calha principal, o que diminui o
risco de transbordamento do canal, e é desejável para uma bacia urbana. Contudo, o
aumento da ocupação provoca o aumento do escoamento superficial, aumentando este
risco;
b) Áreas planas de tabuleiro: essas são as áreas mais altas e portadoras, em
determinados locais, de ocupação planejada. O escoamento superficial é, em geral,
lento, mas por ser uma faixa estreita próxima ao divisor de bacia, os pontos de
alagamento são incipientes e comumente localizados em logradouros com precária
infra-estrutura. Outra situação que colabora para a ocorrência destes alagamentos é à
falta de manutenção preventiva no sistema de águas pluviais. O escoamento chega ao
talvegue por escadarias de drenagem e/ou calhas ou de forma difusa para as grotas e
vertentes;
c) Vale bem definido: tal característica se deve ao fato da proximidade de encostas
íngremes em margens opostas. Isto ocorre até a inserção do talvegue na planície
litorânea. A implicação dessa peculiaridade é que a calha inundável torna-se restrita e,
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
30
portanto mais susceptível a cheias naturais sob um menor espelho d’água e maior
nível. Ou seja, em teoria há naturalmente a limitação da ocupação desse local, mas na
prática tal condição adversa não vem sendo respeitada.
d)
Áreas planas costeiras: duas importantes sub-bacias afluentes (Sapo e Gulandim)
estão localizadas na faixa de planície, entre os tabuleiros e o mar. Pela condição
topográfica, o escoamento dessas sub-bacias é lento, mas os pontos de alagamento
ocorrem muito mais pela forma da urbanização presente, que pelo transbordamento
dos canais. Os alagamentos que acontecem na bacia do Sapo, ocorrem principalmente
na faixa entre o canal e o morro que delimita os bairros do Jacintinho e Mangabeiras,
cujo sistema de microdrenagem existente, por vezes é insuficiente (por falta de
manutenção ou por falha na concepção/instalação da rede). Suspeita-se também do
efeito de remanso nos riachos Gulandim e Sapo, por influência do nível do mar.
3.1.3
Geologia
Segundo o Comitê da Bacia do Rio Pratagy (2006) fundamentado no Plano Diretor de
Recursos Hídricos da mesma bacia, a geologia do local é basicamente representada por rochas
sedimentares de cronologia terciária e quaternária, estes são constituídos de:
Na sua faixa litorânea: por acumulações holocênicas marinhas, fluviais e
fluviomarinhas, que se fazem representar pelas faixas arenosas das praias e das
restingas, pelas várzeas e terraços fluviais e marinhos, pelos depósitos fluviomarinhos
dos manguezais e, pelas acumulações detríticas identificadas pelos colúvios que se
distribuem pelo ângulo basal ou sopés de partes das falésias subatuais em contatos
com as restingas e terraços, assim como pelas meias encostas, ou encostas inferiores
dos vales fluviais dissecados que entalham os platôs.
No interior da área da bacia: Pelos depósitos correlativos dos finais do Terciário
(Plioceno), que recebem a denominação de "Grupo Barreiras". Eles são representados
pelos Tabuleiros, e correspondem à maior parte dos terrenos da área, com variações de
altitudes entre 30 e 150 metros. Eles ainda comportam um importante potencial de
águas subterrâneas.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
3.1.4
31
Precipitação
A análise da pluviometria da cidade de Maceió, onde se encontra a bacia em estudo,
foi realizada com dados da estação 935056, localizada no município de Rio Largo, vizinho da
capital Alagoana, com série de 1990 a 2006 (ANA, 2007). A escolha desta estação se deu por
dois motivos: o primeiro é que a mesma apresenta os dados pluviométricos mais recentes,
mesmo não sendo na cidade de Maceió ela se encontra em um município vizinho, na região
metropolitana de Maceió. O segundo é que os dados desta estação são os únicos, segundo a
ANA, consistidos na região em estudo. A Figura 3.6 apresenta as precipitações anuais
observadas nos dados da estação, que teve precipitação média anual de 1.566 mm.
2500
------ Precipitação média – 1566 mm
2300
Precipitação anual(mm)
2100
1900
1700
1500
1300
1100
900
700
500
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
Tempo(Anos)
Figura 3.6 – Pluviometria Anual, Estação 935056: 1990 a 2006 (ANA, 2007)
Analisando a precipitação mensal em Maceió, relativa à série de 1990 a 2007, pode-se
observar, na Figura 3.7, que o período chuvoso ocorre entre os meses de abril e agosto e como
quadrimestre mais seco o período de outubro a janeiro, sendo observado o mês de dezembro
como o mais seco.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
32
700
600
Precipitação
500
400
300
200
100
0
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Meses
Média
Máximo
Mínimo
Figura 3.7 – Distribuição sazonal da precipitação média – Estação 935056 (1990 a 2006)
A elevada concentração de chuva em três meses do ano e a irregularidade em sua
distribuição temporal, com meses cuja média chega a ser de mais de 290 mm (junho),
caracteriza as precipitações nas cidades de Maceió.
Atualmente pluviográfos vêm sendo instalados em pontos estratégicos na bacia. Com
o apoio do Projeto Casadinho* foram instalados até o momento 04 aparelhos de medição de
lâmina d’água precipitada. Um quinto aparelho tem instalação prevista para a parte baixa da
bacia (CEFET). A Figura 3.8 exibe os pontos onde estes aparelhos foram colocados.
*
Projeto desenvolvido com apoio do CNPq, através do edital MCT/CNPq/CT-Hidro 14/2005, cujo título é:
“Definição de critérios para elaboração de plano de gestão ambiental integrada de bacias urbanas: Estudo de caso
- Bacia do riacho Reginaldo”. O projeto foi desenvolvido em parceria entre UFAL/UFMG/EESC-USP.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
33
Figura 3.8 – Pontos onde os pluviográfos do Projeto Casadinho foram instalados.
3.1.5
Tempo de concentração
A estimativa do tempo de concentração a ser adotado se baseou em um estudo
realizado por Silveira (2005), que analisou o desempenho de fórmulas de tempo de
concentração para bacias rurais e urbanas. Neste trabalho o autor, fundamentado em
publicações científicas, formou um grupo de equações utilizadas na estimativa do tempo de
concentração e analisou o desempenho das mesmas em bacias com características diferentes,
seja do ponto de vista físico ou de uso e ocupação.
Nessa análise foram utilizadas duas equações, uma que calculava o erro médio (EM) e
outra que calculava o erro padrão (EP).
EM =
100 n TCC − TCO
×∑
n i =1 TCC
n


1
T −T
EP =
× ∑ 100 × CC CO − EM 
n - 1 i =1 
TCO

onde,
TCC – tempo de concentração calculado;
TCO – tempo de concentração observado; e
n – número de bacias consideradas na análise.
2
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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34
A metodologia utilizada para análise do desempenho das fórmulas de tempo de
concentração baseia-se nos erros médios percentuais (EM) de cada fórmula nas faixas de
áreas de melhor desempenho das mesmas (SILVEIRA, 2005).
Chegou-se a essa faixa identificando a seqüência de bacias ordenadas por área onde se
encontrava o maior número de casos onde o EM, em valores absolutos, fosse menor ou igual a
30%. Essa seqüência deveria ter o maior número possível de bacias (desde que maior que
cinco) e ter mais da metade dos valores absolutos de erros médios menores ou iguais a 30%.
Cada fórmula foi avaliada com relação a todos os tempos de concentração encontrados em
bacias dos arquivos teste (SILVEIRA, 2005).
A Tabela 3.2 exibe as fórmulas que obtiveram melhor desempenho de acordo com a
ocupação e o tamanho da área.
Tabela 3.2 – Classificação das fórmulas que obtiveram melhor desempenho no trabalho de
Silveira (2005)
Bacias Rurais
Ordem
Fórmula
Bacias Urbanas
Área
(km²)
Ordem
1
tc =
0,191× L0,76
S0,19
(Corps of Engineers)
< 12.000
1
2
0,160 × L0,64
tc =
S0,32
(Vem te Chow)
< 12.000
2
7,35 × n 0,6 × L0,6
i 0,4 × S0,3
(Onda Cinemática)
<12.000
3
<12.000
4
3
4
tc =
tc =
0,0663 × L0,77
S0,385
(Kirpich)
onde:
tc – tempo de concentração, em horas;
L – comprimento do maior curso d’água, em km;
S – Declividade média na bacia, em m/km;
n – rugosidade de Manning;
Aimp – porcentagem da área impermeável;
A – área total da bacia, km².
Fórmula
0,0977 × L0,6
S0,3
(Carter)
0,0828 × L0,24
t c = 0,16
0,26
S × A imp.
(Schaake)
0,0663 × L0,77
tc =
S0,385
(Kirpich)
0,0869 × A 0,3039
t c = 0,3832
0,4523
S
× A imp.
(Desbordes)
tc =
Área
(km²)
< 11
< 0,62
< 27
< 51
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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35
A partir da análise de Silveira (2005), decidiu-se usar a fórmula de Kirpich, pois
apesar da bacia em estudo neste trabalho ser uma bacia urbana, existem partes de sua área que
tem características rurais. A fórmula de Kirpich, segundo Silveira (2005) obteve um bom
desempenho tanto em bacias com características de ocupação rural (quarto melhor
desempenho) quanto de urbana (terceiro melhor desempenho). Outro aspecto levado em
consideração na escolha, foi que a fórmula escolhida obteve seu melhor desempenho em
bacias urbanas que tinham em média 27 km² de área.
Entretanto, observa-se que a opção por utilizar a equação de Kirpich pode propagar
incertezas na simulação, uma vez que a mesma não considera alterações no uso e ocupação do
solo da bacia, como as provocadas pela urbanização. Uma vez que a análise proposta é
justamente sobre os impactos decorrentes da urbanização, fez-se necessária a correção dos
tempos de concentração, a partir da metodologia do SCS, apresentada em Tucci (2004). Essa
metologia apresenta um fator de ajuste para o tempo de concentração em função do parâmetro
CN, que incorpora as informações de uso e ocupação do solo.
FA = 1 − PRCT × (−6789 + 335 × CN − 0,4298 × CN 2 − 0,02185 × CN 3 ) × 10 −6
onde:
FA – fator de ajuste;
CN – número da Curva.
PRCT – representa a multiplicação entre a porcentagem do comprimento do talvegue
modificado e a porcentagem impermeável da bacia.
Para a variável PRCT, só foi considerada a porcentagem que exprime a área
impermeável da bacia. Tal atitude é justificada pois não existem dados disponíveis a respeito
das modificações ocorridas no talvegue do rio ao longo dos anos.
Com base nisto se encontrou os seguintes tempos de concentração para cada período
em estudo.
•
Década de 60: 3,50 horas
•
Década de 80: 2,80 horas
•
Ano 2004: 2,11 horas
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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36
Este processo de ajuste também foi realizado para cada uma das sub-bacias, conforme
apresentado na Tabela 3.3.
Tabela 3.3 - Valores de tc corrigidos
Década de 60
Sub-bacia
tc
1
Gulandim
Sapo
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
63,31
94,56
65
59,65
98,5
34,16
33,49
19,61
19,71
26,04
82,4
61,74
8,32
38,24
30,58
52,74
FAi
0,54
0,79
0,86
0,93
0,88
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
tcajustado
34,35
74,27
56,12
55,66
86,29
34,16
33,49
19,61
19,71
26,04
82,4
61,74
8,32
38,24
30,58
52,74
Década de 80
FAi
0,45
0,51
0,83
0,76
0,63
0,54
0,64
0,52
0,56
0,7
1
1
1
1
1
1
tcajustado
28,71
47,88
53,77
45,48
61,91
18,33
21,41
10,16
11,03
18,34
82,4
61,74
8,32
38,24
30,58
52,74
Ano de 2004
FAi
0,47
0,46
0,65
0,59
0,62
0,58
0,57
0,57
0,59
0,59
0,61
0,66
0,48
0,54
0,63
0,65
tcajustado
29,97
43,61
42,2
35,31
61,54
19,79
19,16
11,19
11,57
15,27
49,95
41
4,02
20,67
19,22
34,13
Deve-se observar que, para algumas sub-bacias, ocorre um aumento inesperado de tc
da década de 80 para o ano 2004. Este fato é decorrente do próprio ajuste da equação que
determina o fator de ajuste, quando as variações de CN são pequenas.
3.2
Situação atual da bacia
Para que se tivesse uma melhor percepção da real situação da bacia, além de
informações obtidas em trabalhos científicos, foram realizadas visitas entre 22 de setembro de
2006 e 21 de junho de 2007. Estas também ajudaram na elucidação de dúvidas que
apareceram na estimativa do parâmetro CN como, por exemplo, a confirmação do tipo de
pavimento de algumas ruas e a ocupação de novas áreas.
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3.2.1
37
Formas de uso e ocupação
Em relação ao uso e ocupação do solo, a impermeabilização sem controle em todos os
tipos de ocupação (públicos e privados) é marcante em toda área da bacia. Nesta existem
grandes empreendimentos como importantes centros comerciais(Figura 3.9), centros de
convenções, entre outros, onde houve a pavimentação asfáltica de todo o espaço do
estacionamento. Árvores foram retiradas, e em seu lugar foram instalados toldos com lonas
plásticas. Ressalta-se que nenhuma medida mitigadora dos impactos provocados sobre o
escoamento foi exigida pelo poder público ou implementada pelo empreendedor.
Figura 3.9 – Estacionamento de empreendimento comercial localizado na área da bacia: (a) antes da ocupação e
(b) depois da ocupação
Os padrões de urbanização na bacia priorizam o uso generalizado de pavimento
asfáltico nas ruas. Nos bairros centrais ou mais nobres, o asfalto é predominante, sendo que
quase a totalidade das ruas é pavimentada neste padrão. Nos bairros de populção com menor
poder aquisitivo, onde ainda predominam as ruas sem pavimentação, há uma tendência por
pavimentação asfáltica, sendo que o paralelepípedo é entendido como uma etapa
intermediária neste processo.
Nas residências, sejam elas unifamiliares ou condomínios, faltam espaços permeáveis.
Comumente os proprietários pavimentam áreas que poderiam ser utilizadas para jardins ou
áreas verdes com concreto. Também é comum as áreas dos telhados tomarem quase todo o
lote, ou seja, lotes vizinhos aparentam ter telhados contíguos (Figura 3.10).
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Jatiuca
Gruta de Lourdes
38
Jacintinho
Antares
Figura 3.10 – Ocupação dos lotes em bairros dentro da bacia.
Esse padrão se reflete em praticamente todos os pontos da bacia, podendo ser
observada a ocupação por áreas impermeáveis de praticamente 100% dos lotes, pouca
vegetação nas ruas e telhados contíguos de um lote para o outro, sendo esse padrão observado
tanto em bairros de classe mais baixa quanto em bairros de população mais abastada.
Exemplos desses padrões foram apresentados na Figura 3.10, onde os bairros Jacintinho e
Antares são considerados de periferia e os bairros Jatiúca e Gruta de Lourdes são
considerados de classe média.
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39
No Jacintinho, um dos bairros mais populosos e ocupados da bacia, há ruas asfaltadas,
mas a maioria é composta de paralelepípedos. Este bairro se destaca por possuir vida
comercial intensa, com alguns supermercados e feira livre no final de semana. No Antares, a
predominância é de ruas não pavimentadas, mas de solo bastante argiloso e compactado, ou
seja, praticamente impermeável.
Características semelhantes são encontradas no bairro vizinho e a oeste do bairro
Antares, o Santa Lúcia. Há também espaços de tamanhos relevantes sem ocupação e com
vegetação rasteira. Já na divisa entre os bairros Antares e Jardim Petrópolis, há um vale, cujos
taludes possuem ainda boa quantidade de vegetação.
Em algumas áreas da bacia a população costuma substituir a vegetação original por
plantações das mais diversas culturas (Figura 3.11); quando isto não ocorre, existe a limpeza
da área, ou seja, a retirada da vegetação para a implantação de novos empreendimentos
(conjuntos habitacionais, estabelecimentos comerciais, entre outros). A retirada ou
substituição da vegetação nativa, marcante na bacia do riacho Reginaldo, provoca alterações
na estrutura do solo, deixando-o mais susceptível a escorregamentos, freqüentes nas regiões
de encosta nos períodos chuvosos.
Este processo de substituição/retirada da vegetação natural da área da bacia incrementa
o processo de erosão e de carreamento de sedimentos que ficam depositados na calha do rio
principal da bacia. O poder público promove a limpeza do canal sempre que verifica o grande
acúmulo de material no leito do riacho (Figura 3.12).
Figura 3.11 - Substituição do solo natural da bacia.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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40
Figura 3.12 - Retirada de sedimentos do canal
3.2.2
Infra-estrutura da região
A ocupação das margens do rio principal e dos afluentes por parte da população
predomina ao longo de toda área da bacia. Este tipo de ocupação traz para o poder público
dificuldades no fornecimento de alguns serviços (saneamento básico, saúde, energia, entre
outros). Esta dificuldade impõe que a população residente nestas áreas promova soluções
alternativas para suprir a deficiência destes serviços, por exemplo, no caso da coleta e
tratamento do esgoto produzido, como não existe esta coleta na maioria dos casos a
disposição é feita nas águas do riacho que passa na porta das residências. A Figura 3.13 e a
Figura 3.14 exibem esta realidade.
Figura 3.13 - Ocupação das margens do riacho
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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41
Figura 3.14 - Disposição de resíduos líquidos, sem tratamento algum, no leito do riacho
Por falta de rede coletora de esgoto sanitário, a população despeja seus resíduos
líquidos, se não diretamente na calha do riacho (Figura 3.14), mas na rede de águas pluviais
que por fim chega ao mesmo destino (Figura 3.15). Esta prática não ocorre só na capital
alagoana: segundo Pompêo (2000) mais de 70% dos municípios no estado de Santa Catarina
despejam parte dos resíduos produzidos nas residências na rede de drenagem pluvial.
Figura 3.15 - Esgoto despejado na rede de águas pluviais que chega até o riacho
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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42
Com relação aos resíduos sólidos foi realizada uma visita à companhia contratada para
recolher o resíduo sólido na cidade de Maceió e esta informou que mais de 90% da área
dentro da bacia do riacho Reginaldo é atendida. Mesmo assim quando se caminha pelas
margens dos corpos hídricos dentro da área da bacia não é difícil encontrar verdadeiros lixões
na calha dos rios (Figura 3.16). A única explicação para esta situação é a questão cultural da
população do município, que mesmo quando o serviço é ofertado, continua jogando lixo em
locais inapropriados.
SOFÁ
PNEU
Figura 3.16 - Resíduos sólidos encontrados na calha do riacho principal da bacia
Albuquerque (2007) realizou um trabalho de coleta e análise de amostras ao longo do
riacho do Reginaldo, e concluiu que as variáveis de qualidade de água indicaram alto grau de
degradação, visto que muitos parâmetros estiveram fora dos padrões exigidos para classe 2,
classe ao qual o rio está enquadrado, e para a classe 4 que indica os piores padrões de
conformidade.
Existem vários pontos de alagamentos dentro da área da bacia. Neves (2008) realizou
estudos em uma área da bacia que sofre com constantes problemas ligados a alagamentos. A
área estudada situa-se no bairro do Pinheiro, e tem 0,42 km². Com grande parte de sua área
impermeabilizada, a bacia recebe contribuição de áreas vizinhas, em função da configuração
da rede de drenagem da região.
Foram simulados 02 cenários, o primeiro simulou a ampliação da rede existente sem a
conexão com uma bacia de detenção. Para este cenário foi verificado que a nova configuração
de rede resolveria o problema de alagamento da região, desde que as bocas de lobos da região
funcionassem de forma correta, ou seja, sem estarem obstruídas (NEVES, 2008).
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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43
No segundo cenário, que simulou a utilização da bacia de detenção existente sem
modificações na rede, foi verificado que a bacia de detenção amortecia o pico do hidrograma,
mas não tinha efeito considerável quanto ao volume escoado, além disso alguns pontos a
montante da bacia de detenção sofriam alagamentos nas simulações. Segundo o autor, isto
ocorria por causa dos efeitos de remanso que se passavam na bacia no momento em que a
mesma atingia níveis mais altos (NEVES, 2008).
Modelagens hidrológicas-hidráulicas simularam configurações que objetivavam
solucionar o problema dos alagamentos na região. Como resultado deste estudo foi constatado
que é necessário alterar as condições de toda a rede da área, ou seja, a mesma deve ter a seção
transversal aumentada (NEVES, 2008).
No canal principal e em alguns efluentes é realizado bombeamento nos períodos de
tempo seco, evitando que em épocas de estiagem suas águas poluam a praia. Segundo
Pimentel et al. (2005), nesse período as águas são recalcadas para a rede de esgotos sanitários,
passam pela estação de tratamento e são lançadas ao mar através do emissário submarino na
praia do Sobral. Em períodos de chuva o bombeamento é insuficiente e as águas vertem para a
praia. Os três pontos de bombeamento estão localizados da seguinte forma:
•
no curso principal, a cerca de 250 metros a montante da foz do riacho do Sapo (Figura
3.17);
•
no riacho do Sapo, imediatamente antes da confluência com o riacho Reginaldo
(Figura 3.18);
•
no riacho Gulandim, imediatamente antes da confluência com o riacho Reginaldo
(Figura 3.19)
Figura 3.17 – Elevatória localizada no curso d’água principal
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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44
ESTAÇÃO
ELEVATÓRIA
SOLEIRA
Figura 3.18 – Elevatória localizada na união entre o Riacho do Sapo e o Riacho Reginaldo
ESTAÇÃO
ELEVATÓRIA
SOLEIRA
Figura 3.19 – Elevatória localizada na união entre o Riacho Gulandim e o Riacho Reginaldo
3.3
Evolução do uso e ocupação para os cenários avaliados
A análise da evolução do uso e ocupação do solo dentro da bacia foi realizada a partir
da estimativa do parâmetro CN do modelo SCS. Esta foi iniciada com a busca de informações
(fotos aéreas, imagens de satélite, base cartográficas) que exibissem as características de uso e
ocupação da área da bacia.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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3.3.1
45
Cenários
Após visitas a órgãos públicos (Superintendência Municipal de Obras e Urbanização
de Maceió, Secretaria de Planejamento do Município de Maceió, Secretaria de Habitação do
Município, Defesa Civil do Município de Maceió) e a consulta a trabalhos científicos ligados
a área, foram utilizadas:
•
uma fotografia aérea, não georeferenciada, de parte da cidade de Maceió da década de
60 (Figura 3.20) (PETROBRAS, 1964) - A mesma retrata a parte oeste da área urbana
da cidade de Maceió;
•
uma fotografia aérea, não georeferenciada, de parte da cidade de Maceió da década de
80 (Figura 3.21) (MACEIÓ, 1984) – Assim como a fotografia anterior, esta exibe a
parte oeste da área urbana da cidade Maceió. A diferença é que a da década de oitenta
engloba uma área maior. Além disso, a mesma tem uma definição melhor que a da
década de sessenta, facilitando com isso a visualização do tipo de ocupação dos lotes;
•
a base cartográfica do município de Maceió do ano de 2000 (Figura 3.22),
georeferenciada e na escala 1:10.000 (MAPLAN, 2000) – A base exibe toda área
urbana da cidade. Ela disponibiliza informações importantes para a análise da relação
entre o avanço da urbanização e o escoamento superficial como, por exemplo, o tipo
de pavimento das ruas, o tipo de ocupação dos lotes, as curvas de nível do terreno,
entre outras; e
•
uma imagem de satélite da cidade de Maceió, datada do ano de 2004, com resolução
de 0,6 m (Figura 3.23) (DIGITAL GLOBE, 2005) – A melhor das fontes; esta
permitiu melhor visualização dos usos e ocupações. Englobando toda a área da bacia,
permitiu uma melhor determinação do parâmetro CN.
A busca pelas imagens das décadas de 60 e 80 foi cercada por muitas dificuldades,
principalmente ligadas à escassez de imagens digitalizadas de épocas passadas da cidade de
Maceió. Como conseqüência destas dificuldades ocorreu uma diminuição no número de
possíveis opções a serem escolhidas. A escolha final resultou em imagens que não
apresentaram resolução muito elevada, o que trouxe certa dificuldade no processo de
identificação do uso e ocupação, mas como este trabalho tenta exibir a evolução do uso e
ocupação dentro de uma bacia urbana, de forma comparativa, e como esta se reflete no
escoamento superficial, as imagens serviram ao propósito.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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Figura 3.20 – Imagem da década de 60 (PETROBAS, 1964)
46
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Figura 3.21 – Imagem da década de 80 (MACEIÓ, 1984)
47
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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Figura 3.22 Base Cartográfica da cidade de Maceió na região estudada (MAPLAN, 2000)
48
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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49
Figura 3.23 – Imagem do ano de 2004 (DIGITAL GLOBE, 2005)
É possível verificar na Figura 3.20 a pouca ocupação que existia na região norte da
cidade, onde se identifica arruamentos que indicam o início da instalação de áreas
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
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50
residenciais. Já na região sul se constata um processo de ocupação mais consolidado,
possivelmente pela proximidade com o porto. A região oeste sofreu um processo de
substituição da vegetação nativa pelo cultivo de alguma cultura, trazendo com isso alterações
no ciclo hidrológico da região.
Na Figura 3.21 é possível verificar o avanço da ocupação urbana nas direções norte e
oeste da bacia. Na primeira é constatada a execução de residências, sobretudo na área próxima
à praia. Já na segunda ocorreu uma nova substituição do uso e ocupação, no lugar do cultivo
de algumas culturas foram construídas algumas residências, iniciando com isso o processo de
expansão urbana da cidade naquela direção. Já na região sul da cidade não ocorreu uma
densificação da ocupação pois a mesma já era bem ocupada.
A Figura 3.23 exibe um intenso avanço da ocupação urbana em toda área da cidade,
Na região norte da cidade, devido à valorização imobiliária, ocorreu uma forte densificação
populacional, esta veio com a substituição das residências por edifícios, principalmente, na
faixa mais próxima da praia, esta densificação não foi acompanhada por redimensionamento
da infra-estrutura da região. Redes de esgoto e água estão com sua vida útil ultrapassada e a
rede viária da região também não comporta os números de carros que diariamente circulam na
mesma. Na região sul, ao contrário da norte, ocorreu uma desvalorização imobiliária.
A região oeste passou por um processo intenso de expansão urbana. Diferentemente da
região norte esta foi caracterizada por uma ocupação mais voltada para a construção de
residências unifamiliares, ou seja, com uma densificação menor, mas mesmo assim sofre com
problemas ligados ao sistema viário, pois praticamente só existe um corredor de transporte
ligando a parte baixa a alta da cidade, e este diariamente fica congestionado.
3.3.2
Estimativa do parâmetro CN
Desenvolvido para estimar a parcela do escoamento superficial o modelo SCS utiliza
uma formulação que relaciona o volume de água infiltrado (d), capacidade máxima de
absorção do solo (S), precipitação efetiva (Q) e a precipitação total (P) (TUCCI, 2004).
A determinação de S é feita através de um fator, o CN, que varia numa escala de 1 a
100. Esta variação tenta retratar condições de cobertura (cobertura impermeável – limite
inferior; cobertura permeável – limite superior) e tipo de solo (Tabela 3.4), para bacias rurais
(Tabela 3.5) e urbanas (Tabela 3.6).
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51
Tabela 3.4 - Classificação de solos para estimativa do parâmetro SCS-CN (TUCCI, 2004)
Tipo de solo
A
B
C
D
Descrição
Solos que produzem baixo escoamento superficial e alta infiltração.
Solos arenosos profundos com pouco silte e argila.
Solos menos permeáveis do que o anterior, solos arenosos menos profundos
que o do tipo A e com permeabilidade superior a média.
Solos que geram escoamento superficial acima da média e com capacidade de
infiltração abaixo da média, contendo porcentagem considerável de argila e
pouco profundo.
Solos contendo argilas expansivas e pouco profundos com muito baixa
capacidade de infiltração, gerando a maior proporção de escoamento
superficial.
Tabela 3.5 - Valores do parâmetro CN para bacias rurais (TUCCI, 2004).
Solo Solo Solo Solo
tipo A tipo B tipo C tipo D
Com sucos retilíneos
77
86
91
94
Solo Lavrado
em fileiras retas
70
80
87
90
Em curvas de nível
67
77
83
87
Plantações regulares
Terraceado em nível
64
76
84
88
Em fileiras retas
64
76
84
88
Em curvas de nível
67
77
83
87
Plantações de cereais
Terraceado em nível
64
76
84
88
Em fileiras retas
62
75
83
87
Em curvas de nível
60
72
81
84
Terraceado em nível
57
70
78
89
Plantações de legumes ou
Pobres
68
79
86
89
cultivados
Normais
49
69
79
94
Boas
39
61
74
80
Pobres, em curva de nível
47
67
81
88
Pastagens
Normais, em curva de nível
25
59
75
83
Boas, em curva de nível
6
35
70
79
Normais
30
58
71
78
Esparsas, de baixa transpiração
45
66
77
83
Campos Permanentes
Normais
36
60
73
79
Densas, de alta transpiração
25
55
70
77
Normais
56
75
86
91
Chácaras Estradas de terra Más
72
82
87
89
De superfície dura
74
84
90
92
Muito esparsas, baixa transpiração 56
75
86
91
Esparsas
46
68
78
84
Florestas
Densas, de alta transpiração
26
52
62
69
Normais
36
60
70
76
Uso do Solo
Superfície
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
52
Tabela 3.6 – Valores do parâmetro CN para bacias urbanas (TUCCI, 2004)
UTILIZAÇÃO OU COBERTURA DO SOLO
Zonas cultivadas:
sem conservação do solo
com conservação do solo
Pastagens e terrenos em más condições
Baldios em boas condições
Prados em boas condições
Bosques ou zonas florestais
cobertura boa
cobertura ruim
Espaços abertos, relvados, parques, campos de golf,
cemitérios, em boas condições
com relva em mais de 75% da área
com relva de 50 a 75% da área
Zonas comerciais e de escritórios
Zonas industriais
Zonas residenciais
lotes de (m²)
%média impermeável
<500
65
1000
38
1300
30
2000
25
4000
20
Parques de estacionamentos, telhados, viadutos, etc.
Arruamentos e estradas
asfaltadas e com drenagem de águas pluviais
Paralelepípedos
Terra
Solo Solo Solo Solo
Tipo A tipo B tipo C tipo D
72
62
68
39
30
81
71
79
61
58
88
78
86
74
71
91
81
89
80
78
25
45
55
66
70
77
77
83
39
49
89
81
61
69
92
88
74
79
94
91
80
84
95
93
77
61
57
54
51
98
85
75
72
70
68
98
90
83
81
80
79
98
92
87
86
85
84
98
98
76
72
98
85
82
98
89
87
98
91
89
O processo de estimativa do parâmetro CN passou por mais duas etapas. A primeira
foi a adequação da delimitação adotada para a bacia as Figuras 3.20; 3.21 e 3.22. Baseando-se
na malha hídrica da bacia e utilizando uma ferramenta CAD se chegou ao resultado exibido
na nas Figuras 3.23; 3.24 e 3.25.
A segunda etapa no processo de estimativa do parâmetro CN foi a de verificação de
dos tipos de solos existentes na área da bacia e sua correspondência com tipos de solo
adotados no método desenvolvido pelo SCS.
A verificação do(s) tipo(s) de solo(s) existente(s) dentro da bacia se deu a partir de um
mapa (Figura 3.27) que retrata a distribuição espacial de diferentes tipos de solos ao longo da
área da capital alagoana. Este mapa foi produzido pela Empresa Brasileira de Pesquisa
Agropecuária (EMBRAPA apud Pedrosa (2008)).
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
Figura 3.24 - Adequação da delimitação a imagem da década de 60
Figura 3.25 - Adequação da delimitação da bacia a imagem da década de 80
53
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
54
Figura 3.26 – Adequação da delimitação a imagem do ano de 2004
Figura 3.27 – Mapa dos solos na região de Maceió (EMBRAPA apud PEDROSA, 2008)
Na Figura 3.27 é possível identificar que dentro da região da bacia predominam dois
tipos de solos, um mais a montante, que de acordo com as descrições presentes na Figura 3.27
se enquadra na classificação de um solo tipo C e um segundo localizado numa faixa costeira,
que se enquadra na classificação de um solo do tipo B.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
55
Antes do início do processo de estimativa foram feitas algumas considerações. Estas
foram motivadas, em sua grande maioria, pela limitação das imagens das décadas de 60 e 80,
que não conseguiram abranger toda a área da bacia. Outro problema que motivou a adoção
das considerações abaixo colocadas foi a dificuldade de visualização do tipo de pavimento nas
imagens das décadas de 60 e 80. Para tentar minimizar os efeitos destas limitações, foram
consideradas as seguintes hipóteses:
•
em locais onde era visualizada uma ocupação mais consolidada, foi definido que o
tipo de pavimento usado na estimativa do parâmetro CN seria do tipo asfáltico e com
drenagem de águas pluviais;
•
já em regiões onde isto não ocorreu, o tipo de pavimento adotado foi o de terra;
•
nas regiões onde não fosse constatada presença de residências, mas que já existissem
arruamentos com a indicação de futura implantação das mesmas, foi adotado que lotes
eram terrenos baldios em boas condições;
•
já quando se verificou a presença de estradas isoladas, o pavimento adotado para as
mesmas foi o de terra, sendo que o tipo de uso adotado para estas áreas foi o de zonas
cultivadas sem conservação do solo;
•
Nas áreas da bacia não englobadas pelas imagens das décadas de 60 e 80 foi adotado
um CN igual a 74, correspondente a áreas não ocupadas pela urbanização.
Deve-se observar que a extrapolação da informação de CN igual a 74 para as áreas não
cobertas pela imagem, apesar de ser uma simplificação da análise, retrata de forma
razoavelmente coerente os padrões de uso e ocupação do solo na área em questão, uma vez
que a ocupação da bacia ocorreu de jusante para montante e, nos dois primeiros períodos
analisados, estas regiões, de fato, ainda não possuíam ocupação urbana. Desta forma, ainda
que a incerteza exista, o valor adotado para o CN retrata um padrão rural de ocupação.
Baseado nas informações apresentadas, o parâmetro CN médio para cada uma das 16
sub-bacias foi estimado, considerando a ponderação por áreas em cada tipo de solo, de uso e
ocupação. Esta estimativa utilizou a equação a seguir.
∞
CN médio =
∑ CN × P
i
i =1
At
i
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
56
onde,
CNmédio – valor médio estimado do parâmetro CN para a sub-bacia;
CNi – valor estimado do parâmetro CN para uma determinada área da sub-bacia;
Pi – porcentagem da área da sub-bacia onde se tem o valor estimado do parâmetro CN;
At – área total da sub-bacia.
3.4
Simulações chuva - vazão
Com os valores do parâmetro CN estimados, as simulações foram iniciadas utilizando
como ferramenta o modelo IPH-S1. A escolha deste modelo se deu por que o mesmo já está
consagrado no meio científico, pela facilidade no seu manuseio e pela disponibilidade,
gratuita e irrestrita..
3.4.1
Modelo IPH-S1
Classificado como um modelo do tipo determinístico e conceitual, o IPH-S1 contém 4
módulos.
1. Escoamento em rios;
2. Propagação em reservatório;
3. Transformação precipitação-vazão; e
4. Entrada soma ou derivação de hidrogramas.
Dentro destes módulos, estão disponíveis diversas rotinas para representação de cada
um dos processos hidrológicos que o modelo permite representar, dando ao usuário uma
flexibilidade quanto à escolha do melhor método de representação para cada situação. Para
este trabalho de simulação chuva-vazão na bacia do riacho Reginaldo, foram utilizadas as
seguintes rotinas:
•
Precipitação de projeto: fornecida pelo usuário, a partir da chuva calculada através da
curva IDF de Otto Pfafstetter.
•
Separação do escoamento: a precipitação efetiva foi determinada utilizando-se o
método das relações funcionais do modelo SCS (TUCCI, 2004).
•
Propagação do escoamento: foi utilizado o modelo de Muskingum-Cunge Linear
(TUCCI, 2004), que considera as informações exibidas na Tabela 3.7:
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
57
Deve-se observar que os parâmetros hidráulicos referentes aos canais que não tiveram
uma definição precisa foram adotados para não gerar armazenamentos ao longo do canal. Esta
consideração está relacionada ao fato de que o objetivo maior do trabalho é analisar a geração
de escoamento e os impactos da urbanização sobre esta geração. Um refinamento das
informações dos canais permitirá detalhar os aspectos relativos à propagação nos canais.
Tabela 3.7 - Parâmetros de entrada do modelo para representar o escoamento em rios
Parâmetro
Descrição
Define o comprimento do trecho que se está tentando representar. O valor
Comprimento do tem que ser inserido na unidade de medida metro (m).
trecho de
O valor para cada um dos trechos foi estimado a partir da Base
propagação
Cartográfica do município de Maceió do ano de 2000. Deve-se observar
que os trechos foram definidos pela delimitação em sub-bacias
Representa a cota do fundo da calha do trecho escolhido a montante e a
Cota de fundo de
jusante (m).
montante e de
Assim como no parâmetro anterior sua quantificação foi estimada através
jusante.
da Base Cartográfica.
Representa a profundidade média do trecho selecionado. O valor é
colocado com a unidade de medida metro (m).
Utilizou-se um valor médio constante para todos os trechos igual a 10
Altura do canal metros. O valor constante da altura do canal foi adotado para evitar
armazenamentos durante o processo de escoamento, uma vez que não foi
possível caracterizar com precisão os trechos da rede de drenagem
pluvial e/ou os canais e condutos.
Representa a largura média do trecho selecionado. O valor é colocado
com a unidade de medida metro (m)
Utilizou-se uma largura constante igual a 10 metros para todos os
Largura do canal
trechos. Assim como na definição da altura, a largura foi adotada como
constante e igual a 10 para se evitar armazenamentos durante o processo
de escoamento, pela mesma razão já citada.
Rugosidade de Manning.
O valor escolhido para rugosidade foi 0,035, pois apesar de parte da
Rugosidade dos
calha do rio ter sido revestida em concreto, esta geralmente está coberta
sub-trechos
por sedimento, além disso de não ter sido possível realizar a
caracterização da calha principal de forma detalhada.
Vazão de
Foi determinado que o modelo determinasse esta variável
referência
automaticamente.
Define o número de sub-trechos que serão adotados em cada um dos
Número de subtrechos selecionados. Este dado de entrada permite que o próprio modelo
trechos
selecione o número de sub-trechos. Esta possibilidade foi adotada.
Define o número de intervalos de tempo que serão utilizados durante o
Intervalo de
processo de estimativa. Assim como o dado de entrada anterior se
tempo de cálculo
permitiu que o modelo determinasse automaticamente esta variável.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
3.4.2
58
Chuva de projeto
O início do trabalho de construção dos hietogramas de projeto tomou como base o
trabalho realizado por Pfastertter (1982), que ajustou a equação abaixo para calcular
precipitações máximas, a partir de informações de 98 postos em diferentes regiões do Brasil.
P = R × [a × t + b × log(1 + c × t )]
onde,
P é a precipitação máxima em mm;
t é duração da precipitação em horas;
a, b e c são constantes para cada posto; e
R é um fator de probabilidade, definido pela equação a seguir:
β 

α+ γ 
Tr 
R = Tr 
onde,
Tr é o tempo de retorno em anos;
α e β são valores que dependem da duração da precipitação, estes são exibidos na
Tabela 3.8 e Tabela 3.9 e γ é uma constante (adotada para todos os postos igual a
0,25).
Tabela 3.8 – Valores de α.
duração (min.)
15
30
45*
60
75*
90*
105*
120
α
0,122
0,138
0,147
0,156
0,159
0,161
0,164
0,166
duração (min.)
135*
150*
165*
180*
195
210
225
240
*valores encontrados através de interpolação linear.
α
0,167
0,168
0,169
0,170
0,171
0,172
0,173
0,174
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
59
Tabela 3.9 – Valores de β.
duração (min.)
15
30
45*
60
75
90
105
120
β
0,040
0,080
0,120
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
duração (min.)
135
150
165
180
195
210
225
240
β
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
0,200
*valor encontrado através de interpolação linear.
A partir dos valores exibidos na Tabela 3.8 e na Tabela 3.9 e das Equações 3.2 e 3.3
foram geradas curvas p-d-f para o município de Maceió. Foram escolhidos os tempo de
retorno de 2, 10 e 50 anos, pois os dois primeiros são usualmente utilizados para obras de
drenagem urbana e o último é o recomendado para dimensionamento em obras de
macrodrenagem (TUCCI, 2004).
Na distribuição temporal da chuva de projeto foi utilizado o método do Bureau of
Reclamation. Este consiste na seguinte seqüência de ações para determinação da ordem dos
incrementos de chuva (TUCCI, 2004).
a) determinação das precipitações correspondentes a diferentes durações;
b) determinação dos incrementos de chuva correspondente a cada incremento de duração;
c) arranjar os incrementos de chuva da seguinte forma: 6, 4, 3, 1, 2, 5; essa numeração
indicará a ordem de magnitude.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
60
4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1
Evolução temporal do uso e da ocupação na bacia do riacho Reginaldo
De acordo com a metodologia proposta, a evolução da geração de escoamento nos
cenários propostos foi analisada a partir da transformação chuva-vazão utilizando-se o modelo
SCS. O principal parâmetro de entrada do modelo (parâmetro CN), que representa as
condições de uso e ocupação do solo foi obtido para as 16 sub-bacias para os 4 cenários de
análise e estão apresentados na Tabela 4.1, Figura 4.1 e na Figura 4.2, onde se apresentam,
também, a variação temporal do parâmetro.
Tabela 4.1 – CN’s encontrados para as imagens analisadas
Aumento com Ano Aumento com Ano
Década Década
Sub-bacia
relação à
de
relação à
de
de 60
de 80
década de 60 2000 década de 60 2004
1
Gulandim
Sapo
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
76,6
63,4
73,6
75,1
79,2
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
74
80,0
83,4
81,9
86,9
84,3
75,8
80,4
80,3
78,5
81,0
74
74
74
74
74
74
4,51%
31,55%
11,28%
15,72%
6,51%
2,43%
8,65%
8,51%
6,08%
9,46%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
0,00%
87,6
87,6
91,0
89,4
89,0
85,5
89,1
89,4
86,2
86,4
84,3
83,8
85,2
82,3
80,4
83,7
14,40%
38,12%
23,64%
19,11%
12,43%
15,58%
20,35%
20,74%
16,54%
16,74%
13,91%
13,23%
15,19%
11,23%
8,65%
13,04%
83,1
82,4
85,7
88,7
87,1
80,4
84,1
84,0
85,0
87,5
86,1
82,8
82,0
82,0
79,2
81,2
Aumento
com relação
à década de
60
8,56%
29,89%
16,44%
18,19%
10,04%
8,65%
13,65%
13,51%
14,86%
18,18%
16,28%
11,89%
10,81%
10,81%
7,03%
9,73%
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
61
100
90
80
60
50
40
30
20
10
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
Sa
p
o
0
1
G
ul
an
di
m
Parâmetro CN
70
Sub-bacias
Década de 60
Década de 80
Ano de 2000
Ano de 2004
Figura 4.1 – Comparação dos CN’s em cada sub-bacia.
Figura 4.2 – Mapa temático da variação do parâmetro CN ao longo da bacia nos cenários analisados
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
62
A média de aumento do CN nas cinco sub-bacias que puderam ser analisadas entre as
décadas de 60 e 80 foi de 13,91%. Existem dois fatos a serem destacados: o primeiro é o
grande avanço no uso e ocupação verificado na sub-bacia do riacho do Gulandim, que atingiu
mais de 31% de variação, e o segundo é o baixo aumento do CN nas sub-bacias 1 e 4 ficando
pouco abaixo da metade da média global.
O motivo para a pequena variação observada na área 1 é a boa ocupação que havia na
mesma já na década de 60. Já na sub-bacia 4, o processo de urbanização já havia sido iniciado
entre a Avenida Fernandes Lima e a margem esquerda do rio principal da bacia, o mesmo
ainda não tinha ocorrido na margem direita.
Já na análise dos CN’s estimados com base na imagem da década de 80 e na base
cartográfica do ano de 2000, foi verificado um aumento médio de pouco mais de 8%. Durante
este período o que chama atenção é o aumento do CN nas sub-bacias mais a montante que em
média obtiveram um aumento de mais de 10% enquanto que as mais a jusante só cresceram
em média cerca de mais de 6%. Essa diferença de aumento de CN entre as regiões ocorreu
porque a população que crescia na cidade ocupou os bairros mais a montante da bacia, muito
provavelmente tendo como motivos a facilidade de deslocamento gerada pela Avenida
Fernandes Lima e o alto grau de ocupação, vindo junto com a valorização, das áreas mais a
jusante.
Já no período de análise entre os anos de 2000 e 2004 observa-se uma diminuição no
valor do CN na maioria das sub-bacias. Tal comportamento tem explicação no método de
determinação do CN. Como já foi informado anteriormente a análise deste parâmetro feita na
bacia no ano de 2000 foi fundamentada na base cartográfica do município de Maceió deste
ano. Como conseqüência pela escolha desta fonte algumas limitações foram encontradas no
momento do cálculo do CN. Por exemplo, na definição do uso e ocupação de alguns lotes
ocorreu dúvida por causa do fato que na base cartográfica não é possível observar se a
ocupação precisa dos espaços. Desta forma, neste cenário, todo espaço onde havia arruamento
foi considerado como ocupado, dentro dos padrões médios da região. Em função destas
incertezas, os resultados deste cenário não foram levados em consideração na comparação dos
resultados.
Um outro fato que chamou a atenção foi que nas sub-bacias mais a montante ocorreu
uma variação menor no decréscimo do CN. Isto se deve a possibilidade maior destas áreas
não estarem realmente ocupadas. Estas regiões têm uma ocupação menor quando comparadas
às áreas mais a jusante da bacia. Da mesma forma, alguns detalhes de caracterização foram
melhorados em relação a trabalhos anteriores como os de Sena et al. (2006) como, por
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
63
exemplo, uma melhor definição do tipo de solo, a partir da obtenção de informações mais
precisas. Sena (2006) classificou o solo de toda bacia como sendo do tipo C (menos
permeável) enquanto que, para este trabalho, na região mais a jusante da bacia o solo foi
classificado como sendo do tipo B (mais permeável). Esta mudança ocasionou uma estimativa
de valores de CN para mais nas regiões onde ocorreu a diferença.
Observando a evolução do uso e ocupação, levando em conta todas as imagens, é
possível constatar que o maior avanço ocorreu entre as décadas de 60 e 80. O principal motivo
para que este evento acontecesse foi o grande aumento das populações nas capitais brasileiras
nesse período. Outra constatação foi a forte tendência de aumento de ocupação na região mais
a montante da bacia, pois as áreas mais a jusante já estão mais densamente ocupadas.
4.2
Densidade demográfica X Parâmetro CN
A partir dos resultados encontrados para o parâmetro CN para a imagem de 2004 e da
informação da população de cada bairro da capital alagoana no ano de 2000 (IBGE, 2007) foi
feita uma tentativa de relacionar a densidade demográfica e parâmetro CN, conforme
apresentado na Figura 4.3. Este cenário foi escolhido por ter sido considerado que apresentou
as melhores informações para obtenção do CN e, consequentemente, com as menores
incertezas em seus resultados.
Inicialmente foram calculados o número de habitantes em cada uma das 16 sub-bacias,
considerando a população de cada bairro e a área do bairro inserida na bacia. Com esta
informação e com as áreas das sub-bacias se calculou a densidade demográfica. As duas
informações citadas foram calculadas com base nas equações a seguir.
∞
Pop sub − bacia = ∑ A i × Pi
i =1
D sub − bacia
Pop sub − bacia
=
A sub − bacia
onde,
Popsub-bacia – população da sub-bacia;
Ai – porcentagem do bairro que está dentro da sub-bacia;
Pi – população do bairro;
Asub-bacia – área da sub-bacia; e
Dsub-bacia – densidade demográfica da sub-bacia.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
64
A curva gerada com as informações obtidas das equações acima e com os valores de
CN para as sub-bacias é exibida na Figura 4.3.
90
88
86
84
82
80
78
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
Figura 4.3 –Relacão entre CN e densidade demográfica na bacia do Riacho Reginaldo
O resultado apresenta um valor de coeficiente de determinação R² baixo, mas com
uma tendência, sendo que das 16 sub-bacias, 4 apresentam pontos mais dispersos. Porém
quando se retira os pontos ligados as sub-bacias Gulandim, 5, 9 e 14, o valor de R² vai para
0,67, aumentando com isso a representatividade da curva com relação aos pontos. A nova
curva, após a retirada dos pontos mencionados, é exibida na Figura 4.4.
90
88
86
84
82
80
78
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Figura 4.4 – Curva Densidade Demográfica x Parâmetro CN com R² igual a 0,67
18000
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
65
O baixo valor de R² da curva exibida na Figura 4.3 pode ser justificado pela adoção de
uma distribuição populacional homogênea ao longo de toda área dos bairros. Nos bairros mais
a montante da bacia isso não se confirma, pois os mesmos, diferentemente dos bairros
localizados mais próximos do litoral, não estão totalmente ocupados, ou seja, existem áreas
dentro dos bairros onde a densidade demográfica é muito baixa comparada a outras onde se
localizam os “bolsões” de ocupação. Esta consideração pode ter ocasionado uma estimativa
de densidade demográfica das sub-bacias tendenciosa, causando a dispersão dos pontos
visualizada na Figura 4.3.
Deve-se observar que a construção desta relação é apenas uma tentativa de estabelecer
tal relação e que, para que se passe a utilizar uma curva na estimativa do parâmetro CN,
dentro da bacia, é de extrema importância que os valores encontrados para a densidade
demográfica em cada uma das sub-bacias seja revistos e atualizados, com base nos setores
censitários. Além disso, é importante que a curva seja atualizada periodicamente, para que a
informação contida nela seja o mais consistente possível.
4.3
Simulações chuva-vazão
Baseado na metodologia descrita no item 0 determinou-se a chuva de projeto para três
tempos de retorno: 2, 10 e 50 anos e com duração igual a 240 minutos. A Figura 4.5, Figura
4.6 e Figura 4.7 exibem as referidas chuvas de projeto.
Deve-se observar que as chuvas de projeto apresentam dois picos. Este resultado é
decorrente da consideração de valor constante para as constantes α e β da curva IDF de
Pfafstetter a partir da duração 60 minutos.
Uma vez determinadas as chuvas de projeto e o parâmetro CN, foram realizadas
simulações chuva-vazão no modelo hidrológico IPH-S1, para tentar quantificar as
conseqüências, do ponto de vista hidrológico, decorrentes da ocupação da bacia hidrográfica
ao longo das últimas 4 décadas.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
20
18
Intensidade (mm/h)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135 150 165 180 195 210 225 240
Tempo (15 min)
Figura 4.5 – Chuva de projeto para um tempo de retorno de 2 anos
25
Intensidade (mm/h)
20
15
10
5
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135 150 165 180 195 210 225 240
Tempo (15 min)
Figura 4.6 - Chuva de projeto para um tempo de retorno de 10 anos
66
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
30
Intensidade (mm/h)
25
20
15
10
5
0
15
30
45
60
75
90
105 120 135 150 165 180 195 210 225 240
Tempo (15 min)
Figura 4.7 - Chuva de projeto para um tempo de retorno de 50 anos
Os resultados destas simulações são exibidos na Tabela 4.2, Tabela 4.3, e Tabela 4.4.
Tabela 4.2 – Resultados obtidos para o cenário da década de 60
Sub-bacia
CN
1
Gulandim
Sapo
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
76,55
63,40
73,60
75,05
79,15
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
†
‡
Tr = 2 anos
Qpico
Tc†(min.) Tp‡(h)
(m³/s)
34,35
74,27
56,12
55,66
86,29
34,16
33,49
19,61
19,71
26,04
82,40
61,74
8,32
38,24
30,58
52,74
Tempo de concentração.
Tempo de pico do hidrograma.
1,50
2,75
1,75
1,75
2,25
1,50
1,50
1,25
1,25
1,50
2,25
2,00
1,25
1,50
1,50
1,75
7,22
0,58
2,57
4,91
5,51
2,25
1,63
0,94
1,19
3,87
1,58
4,51
0,97
2,23
2,87
5,26
Tr = 10 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
Tr = 50 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
1,50
2,25
1,75
1,75
2,00
1,50
1,50
1,25
1,25
1,25
2,00
1,75
1,25
1,50
1,50
1,75
1,50
2,25
1,75
1,75
2,00
1,50
1,50
1,25
1,25
1,25
2,00
1,75
1,00
1,50
1,50
1,75
17,58
2,15
6,99
12,67
12,53
6,03
4,34
2,64
3,33
9,95
4,10
11,95
2,38
6,06
7,57
14,01
29,57
4,58
12,57
22,22
20,98
10,58
7,60
4,65
5,86
18,04
7,37
21,47
4,17
10,75
13,16
24,88
67
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
Tabela 4.3 – Resultados obtidos para o cenário da década de 80
Sub-bacia
CN
1
Gulandim
Sapo
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
80,00
83,34
81,90
86,85
84,30
75,80
80,40
80,30
78,50
81,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
Tr = 2 anos
Qpico
Tc(min.) Tp(h)
(m³/s)
28,71
47,88
53,77
45,48
61,91
18,33
21,41
10,16
11,03
18,34
82,40
61,74
8,32
38,24
30,58
52,74
1,50
1,50
1,75
1,50
1,75
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
2,25
2,00
1,25
1,50
1,50
1,75
9,78
4,18
5,25
13,37
9,71
3,11
3,15
1,99
2,25
8,17
1,58
4,51
0,97
2,23
2,87
5,26
Tr = 10 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
Tr = 50 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
1,25
1,50
1,75
1,50
1,75
1,25
1,25
1,00
1,25
1,25
2,00
1,75
1,25
1,50
1,50
1,75
1,25
1,50
1,75
1,50
1,75
1,25
1,25
1,00
1,00
1,25
2,00
1,75
1,00
1,50
1,50
1,75
21,22
8,67
11,00
25,16
19,43
7,92
6,91
4,10
4,85
17,09
4,10
11,95
2,38
6,06
7,57
14,01
34,79
13,67
17,48
37,82
30,25
13,37
10,97
6,60
7,70
26,61
7,37
21,47
4,17
10,75
13,16
24,88
Tabela 4.4– Resultados obtidos para o cenário no ano de 2004
Sub-bacia
CN
1
Gulandim
Sapo
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
83,10
82,35
85,70
88,70
87,10
80,40
84,10
84,00
85,00
87,45
86,05
82,80
82,00
82,00
79,20
81,20
Tr = 2 anos
Qpico
Tc(min.) Tp(h)
(m³/s)
29,97
43,61
42,20
35,31
61,54
19,79
19,16
11,19
11,57
15,27
49,95
41,00
4,02
20,67
19,22
34,13
1,50
1,50
1,50
1,50
1,75
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,50
1,50
1,00
1,25
1,25
1,50
12,21
4,16
7,83
17,13
11,79
4,56
4,43
2,62
3,55
13,58
4,97
11,03
1,78
5,28
5,20
11,94
Tr = 10 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
Tr = 50 anos
Qpico
Tp(h)
(m³/s)
1,25
1,50
1,50
1,25
1,75
1,25
1,25
1,00
1,00
1,25
1,50
1,50
1,00
1,25
1,25
1,50
1,25
1,50
1,50
1,25
1,75
1,25
1,25
1,00
1,00
1,25
1,50
1,50
1,00
1,25
1,25
1,50
24,69
8,75
15,00
30,11
22,07
9,87
8,50
5,06
6,72
23,18
9,65
22,86
3,67
10,92
11,67
25,07
38,80
13,86
22,71
44,49
33,24
15,59
12,73
7,67
10,05
32,92
14,75
35,90
5,57
16,90
18,73
39,36
68
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
69
Entre as décadas de 60 e 80, para todos os tempos de retorno, é verificado um aumento
médio da vazão de pico dos hidrogramas da ordem de 4,70 m³/s. Na sub-bacia 3 foi onde
ocorreu o maior aumento, (8,46 m³/s para Tr = 2 anos, 12,49 m³/s para Tr = 10 anos e 15,60
m³/s para Tr = 50 anos).
Diante destes números algumas preocupações apareceram: a primeira foi relacionada
com a pequena variação do tempo de pico do hidrograma, principalmente para o tempo de
retorno de 2 anos (que são precipitações que tem possibilidade de ocorrer com mais
freqüência). Um exemplo preocupante da combinação aumento de vazão adicionada a
diminuição ou manutenção do tempo de pico foi o da sub-bacia 3. Nesta o tempo de pico
sofreu um redução de 15 minutos. Esta diminuição veio acompanhada de um aumento de
vazão de 8,46 m³/s (Figura 4.8); a segunda preocupação foi relacionada com o aumento de
vazão ocorrido na sub-bacia Gulandim. A vazão na década de 60 era 0,58 m³/s e de 4,18 m³/s
na década de 80. Esse aumento foi verificado também para as outras chuvas de projeto. Só
que nestes casos a intensidade foi menor.
16
14
12
Vazão
10
8
6
4
2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Tempo (15 min)
1960
1980
Figura 4.8 - Evolução do hidrograma da sub-bacia 3 entre as décadas de 60 e 80 para uma chuva com tempo de
retorno de 2 anos
Nas duas sub-bacias citadas no parágrafo anterior as situações ocorridas podem ter
tido motivação na intensa ocupação ocorrida nas mesmas entre as décadas de 60 e 80. O
parâmetro CN na sub-bacia 3 que era de 75,05 na década de 60 foi para 86,85 na década de
80. Já na sub-bacia Gulandim este aumento foi ainda maior, o CN que era de 63,40 na década
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
70
de 60 foi para 83,34 na década de 80. Esta ocupação tem como principais características a
pavimentação de praticamente a totalidade das ruas e a execução de residências com
praticamente 100% de ocupação do lote.
Entre as imagens da década de 80 e o ano de 2004, foi verificado um aumento médio
da vazão de pico de 3,98 m³/s. Neste período, como no anterior, o aumento da vazão de pico
de uma sub-bacia chamou mais a atenção, a de número 10 (3,39 m³/s para Tr = 2 anos, 5,55
m³/s para Tr = 10 anos e 7,38 m³/s para Tr = 50 anos). Apesar de ter sido o menor, o aumento
que mais chamou atenção foi o ocorrido para o tempo de retorno de 2 anos. Para este tipo de
precipitação foi registrado um aumento de mais de 215% na vazão de pico do hidrograma.
Aliado a este aumento de vazão ocorreu uma redução brusca do tempo de pico. Este que era
de 2,25 horas na década de 80, passou para 1,50 h no ano de 2004.
Esta variação foi causada pela ocupação da região em estudo entre a década de 80 e o
ano de 2004. A comprovação desta ocupação é verificada quando se observa os números do
CN na região. Na sub-bacia em questão o CN que era de 74,00 na década de 80 foi para 86,05
no ano de 2004. Esta tendência é verificada quando se observa os números da outras subbacias (11, 12, 13, 14 e 15) pertencentes à mesma região (Tabela 4.5).
Tabela 4.5 - Comparação do tempo e da vazão das sub-bacias 10, 11, 12, 13, 14 e 15 para o
tempo de retorno de 2 anos
1980
2004
Sub-bacia
CN
Tp(h)
Qpico (m³/s)
CN
Tp(h)
Qpico (m³/s)
10
11
12
13
14
15
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
74,00
2,25
2,00
1,25
1,50
1,50
1,75
1,58
4,51
0,97
2,23
2,87
5,26
86,05
82,80
82,00
82,00
79,20
81,20
1,50
1,50
1,00
1,25
1,25
1,50
4,97
11,03
1,78
5,28
5,20
11,94
Quando os hidrogramas são analisados para a totalidade da bacia, em sua foz, observase que de forma geral as vazões de pico passaram por grande mudança ao longo dos anos, em
outras palavras, houve um aumento das mesmas da ordem de 42 m³/s para uma chuva com Tr
igual a 2 anos, de 64 m³/s para chuvas com Tr igual a 10 anos e de 74 m³/s para uma chuva
com Tr igual a 50 anos). Este aumento está ligado ao crescimento do parâmetro CN na bacia.
Deve-se observar, também, que ocorre uma importante redução nos tempos de pico com o
aumento da ocupação. A Figura 4.9, a Figura 4.10 e a Figura 4.11 mostram esta mudança.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
71
80
70
60
Vazão (m³/s)
50
40
30
20
10
0
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
Tempo (horas)
1960
1980
2004
Figura 4.9 - Comparação do hidrograma na foz na década de 60 e 80 e no ano de 2004 para uma chuva com
tempo de retorno de 2 anos
160
140
120
Vazão (m³/s)
100
80
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tempo (horas)
1960
1980
2004
Figura 4.10 – Comparação do hidrograma na foz na década de 60 e 80 e no ano de 2004 para uma chuva com
tempo de retorno de 10 anos
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
72
250
Vazão (m³/s)
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Tempo (horas)
1960
1980
2004
Figura 4.11 – Comparação do hidrograma na foz na década de 60 e 80 e no ano de 2004 para uma chuva com
tempo de retorno de 50 anos
Outro ponto importante a ser levantado é o do tempo de pico do hidrograma,
principalmente para as chuvas com tempo de retorno de 2 anos, nestes, quando se analisa os
hidrogramas na foz do rio principal da bacia é verificado que ocorre uma diminuição de 60
minutos em conjunto com um aumento de mais de 100% na vazão de pico. Esta informação
nos mostra a perda de capacidade de retenção de água que a bacia sofreu, ou seja, esta deixou
de absorver em sua área todo este volume de água.
Deve-se destacar que Pedrosa (2008) realizou um trabalho semelhante com simulações
chuva-vazão considerando o cenário 2004 como base e analisando alterações previstas no
Plano Diretor de Maceió. Para o cenário 2004, mesmo com metodologias diferentes para
determinação de alguns parâmetros, o autor encontrou resultados de mesma ordem de
grandeza aos obtidos neste trabalho.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
73
5 - CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A cidade de Maceió/AL passou, nos últimos anos, por um intenso processo de
urbanização, cujas conseqüências no sistema de drenagem pluvial são semelhantes às de
outras cidades brasileiras, como alagamentos mais freqüentes, poluição do esgoto pluvial por
águas residuárias, entre outras. Estes acontecimentos geraram danos e muitos prejuízos. Como
causa deste problema pode-se citar: a) o processo de urbanização descontrolado; b) a falta de
acompanhamento da infra-estrutura de saneamento ao processo de urbanização ocorrido; c) a
não sensibilização da população com o problema ligado a drenagem urbana da cidade; d) a
falta de estudos na área, que possibilitassem um melhor entendimento da mesma.
Neste contexto está a bacia hidrográfica do riacho do Reginaldo, com 27 km2 e
inteiramente inserida na cidade de Maceió. Ela inicia-se na parte alta de tabuleiros da cidade,
nos bairros Santa Lúcia e Antares, e tem seu exutório na praia da Avenida, próximo ao Porto,
numa área plana onde o riacho recebe o nome de Salgadinho. Composta de 17 bairros, alguns
deles de grande importância e de atividades diversas, pode ser considerada como
representativa da cidade, no que diz respeito aos problemas ambientais.
Destaca-se na bacia hidrográfica do Reginaldo o vale do Reginaldo, localizado entre o
trecho médio e a foz, onde ocorre grande ocupação da população nas encostas. A bacia
passou, ao longo das últimas décadas, por muitas transformações que afetaram o escoamento
superficial. Grande parte de sua vegetação nativa foi retirada para a implantação de
empreendimentos e estes, na maioria das vezes não levaram em consideração os impactos
causados ao escoamento superficial. Além disso, esta substituição trouxe outro problema: a
aparição dentro da área da bacia de pontos de erosão. Os sedimentos são carreados para os
corpos d’água, provocando assoreamento e exigindo trabalhos permanentes de dragagem na
parte mais plana próxima à foz.
A maior parte da área ocupada na bacia não possui saneamento básico. Esta condição,
aliada à falta de conhecimento e sensibilidade dos moradores, faz com que os mais variados
tipos de resíduos (líquidos e sólidos) sejam despejados nos corpos d’água sem nenhum tipo de
tratamento, provocando obstruções no sistema de drenagem, causando alagamentos.
Diante do exposto, esta dissertação teve como objetivo geral identificar e caracterizar a
evolução temporal da urbanização da bacia do riacho Reginaldo e seus impactos sobre a
geração de escoamento superficial: (a) fazendo um levantamento do processo histórico de
urbanização da bacia, destacando os aspectos que podem interferir nos processos
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
74
hidrológicos; (b) identificando e caracterizando os elementos da bacia que interferem na
geração de escoamento superficial (caracterização física e de uso e ocupação do solo); e (c)
avaliando as alterações no escoamento superficial da bacia considerando quatro cenários
diferentes: décadas de 60, década de 80, ano de 2000 e ano de 2004.
Para que os objetivos fossem obtidos, realizaram-se: caracterização física da bacia,
obtenção de dados na Prefeitura Municipal de Maceió como o cadastro de redes, delimitação
mais apropriada da bacia e divisão em sub-bacias, observação da situação atual de ocupação
em visitas técnicas, participação em reuniões e encontros promovidos por órgãos públicos,
obtenção do parâmetro CN do modelo SCS para cada uma das sub-bacias, estimando seu
valor para quatro cenários temporais diferentes e simulação dos cenários utilizando o modelo
hidrológico IPH-S1.
As análises foram feitas a partir da geração de hidrogramas, a partir de chuvas de
projeto, para os seguintes quatro cenários (década de 60, década de 80, ano 2000 e ano 2004),
que serviram como base para análise de como o processo de ocupação na área da bacia
interferiu no escoamento superficial ao longo dos anos. A estimativa do parâmetro CN se
baseou em fotos aéreas, mapas com a malha urbana e imagens de satélite.
Durante a caracterização da bacia, observou-se que boa parte das residências na área
da bacia ocupa quase 100% dos lotes, aumentando a área impermeabilizada, com isso
diminuindo a parcela de infiltração e aumentando o escoamento superficial. Esta característica
foi verificada principalmente em bairros na região mais a jusante da bacia.
Algumas dificuldades foram importantes na condução do trabalho. Merecem destaque:
(a) cadastro de rede incompleto e deficiente; (b) imagens aéreas da bacia incompletas e de
baixa qualidade. Destaca-se que existem imagens de boa qualidade, mas estas não foram
disponibilizadas. É recomendável que se continue à busca por estas e no momento em que as
mesmas forem obtidas, se refaça o processo de estimativa do parâmetro CN. Os fatores
citados anteriormente trouxeram dificuldades na etapa de delimitação, esta foi iniciada
levando em consideração somente características físicas da região e o tipo de uso e ocupação
da mesma. A delimitação utilizada foi resultado de um refinamento obtido através de um
cadastro técnico da região mais costeira da bacia, esta possibilitou que fosse realizada uma
nova delimitação seguindo os arruamentos. A falta de cadastro técnico atualizado e completo
é uma realidade encontrada em toda a cidade de Maceió. Atualmente só foi realizado em uma
pequena área litorânea da cidade. É necessário que futuramente quando o mesmo já tiver
contemplado áreas maiores, sejam refeitas algumas análises como, por exemplo, a delimitação
da bacia e a simulação chuva-vazão.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
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A mudança causada no uso e ocupação da área da bacia e as conseqüências no
escoamento foram estudadas de duas formas: a primeira com a estimativa do parâmetro CN
do modelo SCS e a segunda através de simulações feitas no modelo hidrológicos IPH-S1. O
estudo dos valores de CN mostrou que este variou cerca de 30% em algumas áreas da bacia ao
longo dos últimos anos. De forma geral a maior variação média do parâmetro ocorreu entre as
décadas de 60 e 80 (cerca de 14%). As simulações mostraram que os maiores aumentos de
vazão ocorrem em chuvas com tempo de retorno de 2 anos, ou seja, chuvas mais freqüentes
passam a causar mais problemas. Nesta situação o aumento registrado do hidrograma chegou
a ser de 617%.
Buscou-se, também, estabelecer uma relação preliminar entre o CN e a Densidade
Populacional. Observou-se que os resultados indicam uma boa correlação, mas é necessário
que sejam realizados estudos mais detalhados a respeito da população que realmente está
dentro da bacia e sua distribuição com relação às áreas das sub-bacias.
É necessária a preservação das áreas ainda não ocupadas, principalmente nos vales,
pois o processo de substituição da vegetação na bacia está avançado e causa vários problemas
ligados a processos erosivos e conseqüente assoreamento dos canais. Em trabalhos futuros é
recomendável novas simulações mais refinadas com o intuito de observar o comportamento
dos canais das áreas mais planas com relação ao “efeito de remanso”.
É importante que inicie um processo de saneamento de toda área da bacia, pois
atualmente boa parte da mesma não é contemplada com serviços de coleta e tratamento de
esgoto, isto causa doenças de veiculação hídricas a população que tem contato com as águas
poluídas.
Reforçando Predrosa (2008), dados de monitoramento chuva-vazão são importantes
para permitir uma melhor caracterização dos processos hidrológicos urbanos. Eventos críticos
observados na bacia devem ser utilizados como base para simulações mais específicas,
buscando identificar pontos críticos na bacia e indicadores de vulnerabilidade.
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto “Casadinho/CNPq” através do
edital MCT/CNPq/CT-Hidro 14/2005, cujo título é: “Definição de critérios para elaboração de
plano de gestão ambiental integrada de bacias urbanas: Estudo de caso - Bacia do riacho
Reginaldo”, envolvendo as seguintes Instituições Federais de Ensino Superior – IFES:
UFAL/UFMG/EESC-USP. Neste contexto, as respostas obtidas podem ser utilizadas como
parâmetros para o estabelecimento de padrões de ocupação menos impactantes do ponto de
vista do escoamento superficial.
Evolução da urbanização e seu efeito no escoamento superficial na bacia do riacho do Reginaldo, Maceió-AL
Rubem Izidro da Silva Júnior
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